DE102008000547B4 - Drehmomentensteuersystem - Google Patents

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Abstract

Drehmomentensteuersystem, das bei einer Leistungsquelle (10) angewendet wird, die so aufgebaut ist, dass ein Drehmoment in einer Abgabewelle (60a) zum Drehen der Abgabewelle (60a) erzeugt wird, mit: einer Einrichtung (B3) zum Ermitteln eines gegenwärtigen Verlustdrehmoments, die ein gegenwärtiges Verlustdrehmoment schätzt oder misst, welches aus einem internen Verlust der Leistungsquelle (10) und einem externen Verlust aufgrund einer Last besteht, die von einer Außenseite der Leistungsquelle (10) auf die Abgabewelle (60a) aufgebracht wird; einer Einrichtung (B101a) zum Berechnen eines gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments, um aus dem gegenwärtigen Verlustdrehmoment und einem gegenwärtigen Nenndrehmoment, das auf die Abgabewelle (60a) aufgebracht wird, ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment zu berechnen, das die Drehzahl der Abgabewelle (60a) erhöht; und einer Einrichtung (B102) zum Schätzen eines gegenwärtigen Fehlers, um einen gegenwärtigen Verlustdrehmomentschätzfehler auf der Grundlage einer Abweichung der Drehzahl der Abgabewelle (60a) zwischen einer geschätzten Drehzahl auf der Grundlage des gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments und einer Istdrehzahl zu schätzen, wobei die Einrichtung (B102) zum Schätzen des gegenwärtigen Fehlers die Drehzahl der Abgabewelle (60a) auf der Grundlage eines durch die Einrichtung (B101a) zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechneten, gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments bei einem Auftreten eines Vergleichszeitpunktes schätzt, der ein Zeitpunkt ist, bei dem eine vorbestimmte Zeit nach der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments verstrichen ist, und des Weiteren die geschätzte Drehzahl der Abgabewelle (60a) mit der Istdrehzahl der Abgabewelle (60a) bei einem Auftreten des Vergleichszeitpunktes vergleicht und den gegenwärtigen Verlustdrehmomentenfehler auf der Grundlage der Abweichung zwischen diesen schätzt, wobei die Einrichtung (B102) zum Schätzen des gegenwärtigen Fehlers die geschätzte Drehzahl durch eine Gleichung „dNE/dt = Tq/I” berechnet, wobei NE die geschätzte Drehzahl ist, Tq das gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment ist und I ein vorbestimmter Wert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drehmomentensteuersysteme, die zum Beispiel auf Leistungsquellen (zum Beispiel Kraftmaschinen, Motoren, Hybridkraftmaschinen als Kombination von diesen, etc.) für Automobile, in fahrzeugintegrierten Einheiten und dergleichen angewendet werden, und insbesondere auf ein Drehmomentensteuersystem, das in günstiger Weise zum Steuern der Abgabewellendrehzahl einer derartigen Leistungsquelle verwendet wird.
  • Als ein Drehmomentensteuersystem zum Steuern der Drehzahl der Abgabewelle einer Leistungsquelle als ein Steuerobjekt ist zum Beispiel die Vorrichtung bekannt, die in der JP 2006-029193 A beschrieben ist. In einem Fahrzeug angebracht, führt diese Vorrichtung den folgenden Betrieb hinsichtlich einer Kraftmaschine (Kolbenbrennkraftmaschine) als eine gesteuerte Leistungsquelle durch: die Vorrichtung berechnet die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Wert und einem Steuersollwert (Solldrehzahl) von ihrer Abgabewellendrehzahl (Drehzahl ihrer Kurbelwelle) von einem Zeitpunkt aus zu einem anderen Zeitpunkt; und die Vorrichtung steuert die Abgabewellendrehzahl (gegenwärtige Drehzahl) auf die Solldrehzahl. Bei dieser Steuerung der Abgabewellendrehzahl wird eine sogenannte drehmomentenbasierte Steuerung ausgeführt. Insbesondere wird die folgende Verarbeitung ausgeführt. Ein vom Fahrer gefordertes Bremsdrehmoment wird auf der Grundlage einer Antriebsbetätigung von dem Fahrer (Gaspedalwinkel) und des Zustandes eines Kraftmaschinenbetriebs zu diesem Zeitpunkt berechnet. Des Weiteren wird dieses vom Fahrer geforderte Bremsdrehmoment zu der Gesamtsumme des inneren Verlustes addiert, der mit der Drehmomentenerzeugung verknüpft ist, und des äußeren Verlustes (externe Last), der aufgrund einer Last verbraucht wird, die von der Außenseite der Kraftmaschine zu der Abgabewelle aufgebracht wird. Wenn die Abgabewellendrehzahl gesteuert wird, wird dieser zusätzliche Wert (das vom Fahrer geforderte Bremsdrehmoment + innerer Verlust + äußerer Verlust) als ein gefordertes Nenndrehmoment herangezogen, das zum Steuern der Drehzahl auf die vorstehend genannte Solldrehzahl erforderlich ist.
  • Bei dieser Vorrichtung wird ein Verlustdrehmoment aus einem kalibrierbaren Kennfeld hinsichtlich des Kraftmaschinenzustands (zum Beispiel Luftmassendurchsatz) geschätzt. Das geschätzte Verlustdrehmoment wird nicht immer korrigiert. Um das vorstehend genannte geforderte Nenndrehmoment zu bestimmen, muss daher der geschätzte Fehler angepasst werden.
  • Das Nenndrehmoment ist ein Drehmoment, das durch Verbrennung in den Kraftmaschinenzylindern (erzeugtes Drehmoment) erzeugt wird. Das Bremsdrehmoment ist ein Drehmoment, das äquivalent zu einem Wert ist, der dadurch erhalten wird, dass ein innerer Verlust, der mit der Drehmomentenerzeugung verknüpft ist, von einem Nenndrehmoment subtrahiert wird. Das Bremsdrehmoment ist nämlich ein Drehmoment, das als „Bremsdrehmoment = Nenndrehmoment – innerer Verlust” (Abgabedrehmoment) ausgedrückt wird. Der innere Verlust beinhaltet zum Beispiel einen mechanischen Reibungsverlust (Reibungsverlust), einen Pumpverlust und dergleichen. Der äußere Verlust ist ein Verlust aufgrund einer externen Last. Ein Beispiel eines äußeren Verlustes ist ein Verlust, der aus dem Antrieb von verschiedenen fahrzeugintegrierten Einheiten (zum Beispiel Hilfsaggregate, eine Pumpe, ein Verdichter, ein Getriebe, etc.) auftritt, die durch das Abgabedrehmoment angetrieben werden.
  • Jedoch hat eine derartige Vorrichtung ein Problem. Dieses Problem tritt dann auf, wenn die Fehleranpassung entsprechend dem Zustand des Kraftmaschinenbetriebs (zum Beispiel Luftmassendurchsatz) nicht abgeschlossen ist. Bis die Fehleranpassung abgeschlossen ist, kann die Vorrichtung nicht den Fehler zum Steuern der Drehzahl auf die Sollgröße kompensieren, da inkorrekte Verluste den Drehzahlfehler verursachen. Daher ändert sich eine Steuerbarkeit in Abhängigkeit von dem Zustand eines Kraftmaschinenbetriebs bei jedem Zeitpunkt, bis die Anpassung hinsichtlich allen Zuständen des Kraftmaschinenbetriebs abgeschlossen ist, das heißt bis der Fehler hinsichtlich aller Zustände des Kraftmaschinenbetriebs vollständig angepasst ist. Infolgedessen wird die gewünschte Steuerbarkeit (Konvergenz) nicht in Abhängigkeit von dem Zustand des Kraftmaschinenbetriebs zu jedem Zeitpunkt verwirklicht.
  • Um die Steuerbarkeit zu verbessern, könnte eine optimierte Verstärkung bezüglich jeden Zustands des Kraftmaschinenbetriebs (zum Beispiel die Temperatur eines Motorblocks und ein Luftmassendurchsatz) verwendet werden. In diesem Fall benötigt jedoch die Optimierung der Verstärkung eine lange Zeit. Infolgedessen kann kein hohes Ansprechverhalten (schnelles Ansprechverhalten, wenn die Solldrehzahl geändert wird) erhalten werden. Da des Weiteren eine Verstärkung durch den vorstehend erwähnten angepassten Wert geändert wird, wird die Steuervorrichtung kompliziert.
  • Die DE 103 32 231 A1 offenbart eine Anordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors. Diese hat einen ersten, mit dem Motor gekoppelten Aktuator, der das Motordrehmoment beeinflusst; einen zweiten, mit dem Motor gekoppelten Aktuator, der das Motordrehmoment beeinflusst, und eine mit dem Motor und dem ersten und zweiten Aktuator gekoppelte elektronische Motorsteuerung, die folgende Größen bestimmt: eine aktuelle Motordrehzahl, einen Leerlauf-Leistungsbedarf basierend auf der Ziel-Leerlaufdrehzahl und der aktuellen Motordrehzahl, ein erstes Drehmoment basierend auf dem Leerlauf-Leistungsbedarf und der Ziel-Leerlaufdrehzahl und ein zweites Drehmoment basierend auf dem Leerlauf-Leistungsbedarf und der aktuellen Motordrehzahl. Die elektronische Motorsteuerung kann eine Anpassung des ersten Aktuators basierend auf dem ersten Drehmoment und eine Anpassung des zweiten Aktuators basierend auf dem zweiten Drehmoment befehlen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Drehmomentensteuersystem vorzusehen, bei dem ein Verlustdrehmoment (die Gesamtsumme des inneren Verlustes und des äußeren Verlustes) mit einer höheren Genauigkeit ohne Verwendung einer Anpassung erhalten werden kann.
  • Diese Aufgabe ist durch ein Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein Drehmomentensteuersystem gemäß der Erfindung wird auf eine Leistungsquelle angewendet, die zum Erzeugen eines Drehmoments in ihrer Abgabewelle und zum Drehen dieser Abgabewelle unter Verwendung eines Bremsdrehmoments konfiguriert ist, das gleich dem Nenndrehmoment minus dem inneren Verlust ist. Das Drehmomentensteuersystem ist dadurch charakterisiert, das es eine Einrichtung zum Schätzen eines gegenwärtigen Verlustdrehmoments, eine Einrichtung zum Berechnen eines Drehzahlbeitragsdrehmoments und eine Einrichtung zum Anpassen eines gegenwärtigen Fehlers (zum Beispiel ein Kalman-Filter) aufweist. Die Einrichtung zum Schätzen des gegenwärtigen Verlustdrehmoments schätzt oder misst ein gegenwärtiges Verlustdrehmoment, das die Gesamtsumme eines inneren Verlustes und eines äußeren Verlustes ist, der aufgrund einer Last verbraucht wird, die von der Außenseite der Leistungsquelle auf die Abgabewelle aufgebracht wird. Die Einrichtung zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoments, das ein Drehmoment ist, das zum Erhöhen der Drehzahl der Abgabewelle durch Subtrahieren des gegenwärtigen Verlustdrehmoments von dem Nenndrehmoment beiträgt. Die Einrichtung zum Anpassen des gegenwärtigen Fehlers passt einen Fehler des gegenwärtigen Verlustdrehmoments gemäß der Abweichung zwischen der geschätzten Drehzahl der Abgabewelle von einem gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoment, das durch die Einrichtung zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet wird, und dessen gemessenen Wert (Istdrehzahl) an.
  • Das Nenndrehmoment, das in der Abgabewelle einer gesteuerten Leistungsquelle erzeugt wird, wird zum Steuern der Drehzahl der Abgabewelle verwendet. Das geforderte Drehmoment zum Aufrechterhalten der Drehzahl ist gleich dem gegenwärtigen Verlustdrehmoment (die Gesamtsumme des inneren Verlustes und des äußeren Verlustes). Daher kann ein Drehmomentenbeitrag zum Erhöhen der Drehzahl als die Differenz zwischen dem Nenndrehmoment und einem Verlustdrehmoment (Nenndrehmoment – Verlustdrehmoment) ausgedrückt werden. Die Erfinder haben ihre Aufmerksamkeit auf diese Beziehung gerichtet (zwischen dem Drehzahlbeitragsdrehmoment und der sich ändernden Drehzahl). Bei dem vorstehend genannten System kann die Drehzahl gemäß dem gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoment geschätzt oder vorausgesagt werden. Unter Verwendung der Abweichung zwischen der geschätzten oder vorhergesagten Drehzahl und der Istdrehzahl kann der Fehler des gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments geschätzt werden, und daher kann der Fehler bei der Berechnung des gegenwärtigen Verlustes angepasst werden. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann aus diesem Grund ein Fehler des Verlustdrehmoments (gegenwärtiger Fehler des Verlustdrehmoments) mit hoher Genauigkeit ohne Verwendung der herkömmlichen Anpassung angepasst werden. Somit kann die Fehleranpassung das Nenndrehmoment genau steuern. Infolgedessen ist es möglich, die Drehzahl genau zu steuern.
  • Um das vorstehend genannte gegenwärtige Nenndrehmoment mit hoher Genauigkeit zu erhalten, ist ein Aufbau wirksam, der mit einer Einrichtung zum Gewinnen von diesem bei einen Verbrennungszyklus nach oder vor der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments versehen ist. Auch wenn ein gegenwärtiges Nenndrehmoment zu einem Zeitpunkt berechnet wird, der zeitlich von der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments entfernt ist, kann jedoch das gegenwärtige Nenndrehmoment in einigen Fällen mit einer relativ hohen Genauigkeit erhalten werden. Dies kann durchgeführt werden, solange es in einer Zeitperiode stattfindet, in der der Wert des gegenwärtigen Nenndrehmoments relativ stabil ist. Bei einigen Anwendung oder dergleichen kann die folgenden Maßnahme eingeleitet werden: es wird berechnet, wann die Größe eines Fehlers geschätzt werden kann und dieser wird in angemessener Weise kompensiert.
  • Wenn zum Beispiel die Leistungsquelle eine Brennkraftmaschine ist, kann für die vorstehend genannte Schätzung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments Folgendes wirksam übernommen werden: jene, die konfiguriert sind zum Schätzen des vorstehend genannten gegenwärtigen Verlustdrehmoments auf der Grundlage von einen der folgenden oder der Kombination der Drehzahl der Abgabewelle des Einlassdrucks, des Luftmassendurchsatzes, der Temperatur des Motorblocks (erfassbar als die Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine) und des Zustandes eines Gerätes, das durch die Kraftmaschine angetrieben wird (vielfältige Parameter haben einen Einfluss auf den äußeren Verlust); jene, die so aufgebaut sind, dass ein Drehmechanismus für die Abgabewelle mit einem Drehmomentensensor (Drehmomentenmessvorrichtung) zum Erfassen des Drehmoments der Abgabewelle versehen ist, und dass das vorstehend genannte Verlustdrehmoment auf der Grundlage der Sensorabgabe von dem Sensor oder dergleichen gemessen wird; und dergleichen.
  • Um das vorstehend angegebene Nenndrehmoment (erzeugte Drehmoment) mit hoher Genauigkeit zu erhalten, ist zum Beispiel ein Aufbau wirksam, der mit einer Einrichtung zum Gewinnen von diesem auf der Grundlage des Folgenden versehen ist: eines von dem Folgenden oder die Kombination der Drehzahl der Abgabewelle, des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, des Luftmassendurchsatzes (ersetzbar durch die Einspritzmenge) und der Zündzeitgebung (zum Beispiel von einem Befehlswert für einen Aktuator herleitbar).
  • Um den vorstehend genannten gemessenen Wert der Drehzahl der Abgabewelle mit hoher Genauigkeit zu erhalten, ist zum Beispiel der folgende Aufbau noch wirksamer: ein Aufbau, bei dem der Drehmechanismus für die Abgabewelle mit einem Sensor zum direkten Erfassen der Drehzahl der Abgabewelle versehen ist; und eine Einrichtung zum Messen der Drehzahl der Abgabewelle auf der Grundlage der Sensorabgabe des Sensors oder dergleichen, insbesondere eine Einrichtung zum Messen der Größe der Drehzahl der Abgabewelle zu jedem Zeitpunkt in vorbestimmten Zeitintervallen.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Überblicks eines Kraftmaschinensteuersystems, auf das ein Drehmomentensteuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Teils des Antriebstrangs eines Fahrzeugs bei diesem Ausführungsbeispiel.
  • 3 zeigt eine graphische Ansicht, die angibt, wie eine Drehmomentensteuerung durch einen Luftmassendurchsatz und eine Zündzeitgebung ausgeführt wird.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm des Flusses zum Ausführen einer Bestimmung der Drehmomentensteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm des Flusses zum Zurücksetzen einer Berechnung des Sollluftmassendurchsatzes.
  • 6 zeigt eine Blockdarstellung der Funktion, um das geforderte Nenndrehmoment bei einem Drehmomentensteuersystem (Kraftmaschinensteuereinheit) bei diesem Ausführungsbeispiel festzulegen.
  • 7 zeigt eine Blockdarstellung der Konfiguration eines Kalman-Filters im Detail.
  • 8 zeigt eine Blockdarstellung der Funktion zum Festlegen des Sollluftmassendurchsatzes bei einem Drehmomentensteuersystem (Kraftmaschinensteuereinheit) bei diesem Ausführungsbeispiel.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm des Flusses zum Festlegen der Zündzeitgebung.
  • 10 zeigt eine Blockdarstellung der Funktion zum Festlegen der Zündzeitgebung bei einem Drehmomentensteuersystem (Kraftmaschinensteuereinheit) bei diesem Ausführungsbeispiel.
  • 11 zeigt ein Zeitdiagramm eines Beispiels der Berechnung des geforderten Nenndrehmoments zum Steuern der Abgabewellendrehzahl.
  • 12 zeigt ein Zeitdiagramm eines Beispiels der Berechnung der Drehmomentenreserve.
  • 13A bis 13C zeigen Zeitdiagramme, die jeweils einen Betriebsmodus eines Vergleichsbeispiels darstellen.
  • 14A bis 14C zeigen Zeitdiagramme, die jeweils einen Betriebsmodus eines Systems bei dem Ausführungsbeispiel darstellen.
  • 15 und 16 zeigen Blockdarstellungen von einem anderen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
  • 17 zeigt eine Blockdarstellung der Einzelheiten einer dritten Schätzung eines Verlustdrehmoments.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, bei dem das Drehmomentensteuersystem gemäß der Erfindung verwirklicht ist. Eine zu steuernde Leistungsquelle (Kraftmaschine) ist auch so konfiguriert, dass sie ein Nenndrehmoment erzeugt und die Abgabewelle unter Verwendung eines Bremsdrehmoments dreht, das dadurch erhalten wird, dass ein innerer Verlust, der mit der Drehmomentenerzeugung verknüpft ist, von den Nenndrehmoment subtrahiert wird. Wie bei der Vorrichtung, die in der Patentdruckschrift 1 beschrieben ist, führt das System bei diesem Ausführungsbeispiel auch die drehmomentenbasierte Steuerung durch, wenn die Drehzahl der Abgabewelle (Kurbelwelle) gesteuert wird.
  • Zuerst wird unter Bezugnahme auf die 1 die allgemeine Konfiguration eines Kraftmaschinensteuersystems für Fahrzeuge mit vier Rädern beschrieben, die mit einem bei diesem Ausführungsbeispiel Drehmomentensteuersystem ausgestattet sind. Die zu steuernde Leistungsquelle bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzylinderkraftmaschine (zum Beispiel eine Vier-Zylinder-Reihenkraftmaschine). Jedoch ist in der 1 nur ein einziger Zylinder zur Vereinfachung der Beschreibung dargestellt.
  • Wie dies in der 1 dargestellt ist, wird dieses Kraftmaschinensteuersystem zum Steuern einer Kraftmaschine 10 (Brennkraftmaschine) zum Drehen einer Abgabewelle (Kurbelwelle) durch ein Drehmoment verwendet, das durch Verbrennung in Zylindern 20 erzeugt wird. Das Kraftmaschinensteuersystem ist so aufgebaut, dass es verschiedene Sensoren, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50 und dergleichen zum Steuern der Kraftmaschine 10 aufweist.
  • Die zu steuernde Kraftmaschine 10 ist eine Funkenzündungs-Kolbenkraftmaschine (Brennkraftmaschine), und sie ist hauptsächlich so aufgebaut, dass die Zylinder 20 durch einen Zylinderblock 10a gebildet sind. Der Zylinderblock 10a ist mit einem Kühlwasserkanal 10b für Kühlwasser versehen, das durch die Kraftmaschine 10 zirkulieren soll, und mit einem Kühlmitteltemperatursensor 10c zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers (Kühlmitteltemperatur). Die Kraftmaschine 10 wird durch dieses Kühlwasser gekühlt. Ein Kolben 20a ist in jedem Zylinder 20 untergebracht, und die Kurbelwelle als eine Abgabewelle, die nicht gezeigt ist, wird durch die Hin- und Herbewegung von diesen Kolben 20a gedreht. An der Umfangsseite der Kurbelwelle ist ein Kurbelwinkelsensor 10d angeordnet, der ein Kurbelwinkelsignal in vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen (zum Beispiel in einem Zyklus von 30° KW) abgibt. Somit ist es möglich, den Drehwinkel und die Drehzahl der Kurbelwelle zu erfassen. Ein Zylinderkopf ist an der oberen Endseite des Zylinderblocks 10a befestigt, und eine Brennkammer 20b ist zwischen dem Zylinderkopf und der oberen Seite des entsprechenden Kolbens 20a ausgebildet.
  • In dem Zylinderkopf sind Einlassanschlüsse und Auslassanschlüsse ausgebildet, die in die Brennkammern 20b münden. Die Einlassanschlüsse und die Auslassanschlüsse werden durch ein Einlassventil 21 und ein Auslassventil 22 entsprechend geöffnet und geschlossen, die durch einen Nocken (nicht gezeigt) angetrieben werden, der an einer Nockenwelle angebracht ist, und zwar in Verbindung mit der Kurbelwelle. Die Einlassanschlüsse sind mit einem Einlasskrümmer 30 zum Ansaugen von Außenluft (Frischluft) in den entsprechenden Zylinder der Kraftmaschine 10 verbunden. Die Auslassanschlüsse sind mit einem Abgasrohr 40 (Abgaskrümmer) zum Auslassen von Verbrennungsgas (Abgas) aus dem entsprechenden Zylinder der Kraftmaschine 10 verbunden. In etwa an der Mitte des Einlasskrümmers 30 ist ein Zwischenbehälter 30a vorgesehen, in dem der Kanalflächeninhalt (Durchmesser) vergrößert ist, um eine Einlassluftpulsation und eine Einlassluftinterferenz und andere ähnliche Effekte zu verhindern. Dieser Zwischenbehälter 30a ist mit einem Krümmerdrucksensor 30b zum Erfassen des Krümmerdrucks versehen.
  • Der Einlasskrümmer 30, der das Lufteinlasssystem der Kraftmaschine 10 bildet, ist mit einer Luftdurchsatzmessvorrichtung 32 versehen (zum Beispiel eine Heißdraht-Luftdurchsatzmessvorrichtung). Die Luftdurchsatzmessvorrichtung wird zum Erfassen der Menge der Frischluft verwendet, die durch eine Luftreinigungsvorrichtung 31 angesaugt wird, die am weitesten stromaufwärts von dem Einlasskrümmer 30 positioniert ist. Stromabwärts von der Luftdurchsatzmessvorrichtung 32 ist Folgendes vorgesehen: ein elektrisches Drosselventil 33, dessen Ventilwinkel durch einen Aktuator wie zum Beispiel durch einen Gleichstrommotor elektronisch gesteuert wird; und ein Drosselwinkelsensor 33a zum Erfassen des Ventilwinkels. Das elektrische Drosselventil 33 ermöglicht es, den Luftmassendurchsatz in den Zwischenbehälter 30a einzustellen, der stromabwärts davon vorgesehen ist.
  • Der Einlasskrümmer 30 zweigt stromabwärts von dem Zwischenbehälter 30a so ab, dass Luft in den entsprechenden Zylinder der Kraftmaschine 10 geführt wird. In den Kanälen, die von dem Einlasskrümmer 30 abzweigen, ist jeweils eine elektromagnetisch angetriebene Einspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzvorrichtung) 35 (eine Piezo-Einspritzvorrichtung ist auch akzeptabel) vorgesehen, um Kraftstoff in die Umgebung des Einlassanschlusses des entsprechenden Zylinders einzuspritzen und zuzuführen. Somit wird Kraftstoff (Benzin) in die Einlassluftkanäle eingespritzt und zugeführt (keine Direkteinspritzung), und insbesondere in den Einlassanschluss des entsprechenden Zylinders durch diese Einspritzvorrichtungen 35.
  • In der Kraftmaschine 10 wird Kraftstoff durch Zünden des Kraftstoffes (genauer gesagt des Luft/Kraftstoff-Gemisches aus Kraftstoff und Einlassluft) verbrannt, der durch die Einspritzvorrichtungen 35 eingespritzt wird. Zu diesem Zweck sind Zündkerzen 15 mit einer Zündvorrichtung 15a, die aus einer Zündspule und dergleichen aufgebaut ist, in dem Zylinderkopf der Kraftmaschine 10 für jeden Zylinder angebracht. Dies wird genauer beschrieben. Wenn die Zündung in der Kraftmaschine 10 bewirkt wird, wird eine hohe elektrische Spannung auf die Zündkerzen 15 mit einer gewünschten Zündzeitgebung durch die ECU 50 aufgebracht. Diese Aufbringung der hohen elektrischen Spannung verursacht eine Funkenentladung zwischen den gegenüberliegenden Elektroden der jeweiligen Zündkerze 15. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das in die Brennkammern 20b geführt wird, wird durch diese Funkenentladung gezündet und verbrannt. Diese Kraftmaschine 10 ist eine Viertakt-Kraftmaschine. Bei dieser Kraftmaschine 10 besteht ein Verbrennungszyklus aus vier Hüben, nämlich Einlassen, Verdichten, Verbrennen und Auslassen, und er wird in einem Zyklus von „720° KW” aufeinanderfolgend ausgeführt.
  • In dem Abgasrohr 40, das das Abgassystem der Kraftmaschine 10 bildet, ist ein Drei-Wege-Katalysator 41 als ein Abgasnachbehandlungssystem zum Reinigen des Abgases vorgesehen. Der Drei-Wege-Katalysator reinigt CO, HC, NOx und dergleichen in dem Abgas. Ein stromaufwärtiger Sauerstoffkonzentrationssensor 41a und ein stromabwärtiger Sauerstoffkonzentrationssensor 41b sind entsprechend stromaufwärts und stromabwärts von dem Katalysator 41 vorgesehen. Der stromaufwärtige Sauerstoffkonzentrationssensor 41a (zum Beispiel ein A/S-Sensor mit linearer Erfassung) erfasst die Konzentration des Sauerstoffs in dem Abgas stromaufwärts von dem Katalysator. Der stromabwärtige Sauerstoffkonzentrationssensor 41b (zum Beispiel ein O2-Sensor mit binärer Erfassung) erfasst die Konzentration des Sauerstoffes in dem Abgas stromabwärts von dem Katalysator. Der folgende Betrieb wird außerdem in dem Steuersystem bei diesem Ausführungsbeispiel als allgemein bekannte Systeme für Drei-Wege-Katalysatoren ausgeführt: in einem stationären Zustand wird eine Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung durch die Abgaben von diesen Sauerstoffkonzentrationssensoren ausgeführt; und die Einspritzmenge wird dadurch so gesteuert, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgas gleich einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird.
  • Die ECU 50 führt eine Kraftmaschinensteuerung durch. Die ECU 50 (Kraftmaschinensteuereinheit) wird mit Erfassungssignalen von verschiedenen Sensoren versorgt, wie zum Beispiel ein Gaspedalsensor 50a zum Erfassen des Gaspedalwinkels durch einen Fahrer und außerdem Signale von den vorstehend erwähnten verschiedenen Sensoren von Zeitpunkt zu Zeitpunkt. Die ECU 50 erfasst den Kraftmaschinenzustand und die Forderungen des Fahrers auf der Grundlage von Erfassungssignalen von diesen Sensoren, und sie betreibt verschiedene Aktuatoren einschließlich der vorstehend genannten Einspritzvorrichtungen 35 und Zündvorrichtungen 15a dementsprechend. Sie führt verschiedene Steuerungen bezüglich der Kraftmaschinenzustände durch, die für die Situation zu dem entsprechenden Zeitpunkt am geeignetsten sind.
  • Insbesondere ist die ECU 50 so aufgebaut, dass sie einen allgemein bekannten Mikrocomputer (nicht gezeigt) aufweist. Dieser Mikrocomputer besteht hauptsächlich aus verschiedenen Berechnungseinheiten, Speichervorrichtungen, Signalprozessoren, einer Kommunikationsvorrichtung und dergleichen. Diese Vorrichtungen weisen Folgendes auf: eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit), die verschiedene Berechnungen ausführt; einen RAM (Direktzugriffsspeicher) als einen Hauptspeicher zum vorübergehenden Speichern von Daten in dem Prozess der Berechnung, der Ergebnisse der Berechnung und dergleichen; einen ROM (Festwertspeicher) als einen Programmspeicher; einen EEPROM (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory) als ein Speicher zum Speichern von Daten; einen backup-RAM (RAM, der konstant mit Strom von einer backup-Stromzufuhr versorgt wird, wie zum Beispiel eine fahrzeugeigene Batterie); Signalprozessoren wie zum Beispiel einen A/D-Wandler und eine Zeitgeberschaltung; und Eingabe/Abgabe-Anschlüsse zum Eingeben/Abgeben von Signalen zwischen dem Mikrocomputer und einer externen Quelle. In dem ROM werden im Voraus verschiedene Programme gespeichert, die sich auf die Kraftmaschinensteuerung beziehen, einschließlich eines Programms bezüglich einer Drehmomentensteuerung, ein Kennfeld und dergleichen. In dem Speicher (EEPROM) zum Speichern von Daten werden im Voraus verschiedene Steuerdaten gespeichert, einschließlich der Hardwarespezifikation der Kraftmaschine 10 und dergleichen.
  • Das Kraftmaschinensteuersystem, das in der ECU 50 installiert ist, ist mit anderen Systemen so verbunden, dass diese miteinander kommunizieren können. Das Fahrzeug hat nämlich nicht nur dieses Kraftmaschinensteuersystem, sondern auch das Automatikgetriebesteuersystem und das Klimaanlagensteuersystem. Die 2 zeigt schematisch einen Teil des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bei diesem Ausführungsbeispiel. Der Antriebsstrang, der auch als Leistungsübertragungssystem bezeichnet wird, ist ein System zum Übertragen der Abgabe von einer Kraftmaschine zu den Antriebsrädern des Fahrzeugs.
  • Wie dies in der 2 dargestellt ist, ist die Abgabewelle (Kurbelwelle) 60a der Kraftmaschine 10 mit einer Getriebeeingabewelle 60b durch einen Drehmomentenwandler (T/C) 61 verbunden. Die Drehung der Getriebeeingabewelle 60b wird zu einer Antriebswelle 60c an der Seite des Antriebsrads durch das Automatikgetriebe (AT) 62 abgegeben. Der Drehmomentenwandler 61 ändert den Eingriffsgrad (Grad einer Kopplung) zwischen der Kurbelwelle 60a und der Getriebeeingabewelle 60b. Er ist mit einer nicht gezeigten Sperrkupplung versehen, und somit kann er beide Wellen 60a, 60b zum Beispiel gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit mechanisch direkt aneinander koppeln. Das Automatikgetriebe (AT) 62 koppelt oder entkoppelt die Getriebeeingabewelle und die Antriebswelle, und darüber hinaus wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingabe und der Antriebswelle durch Ändern des Gangs geändert, der in dem AT installiert wird. Somit kann die Drehzahl der Getriebeeingabewelle 60b geeignet gemäß dem Zustand des Fahrzeugs oder einer Forderung des Fahrers geändert werden. Dabei steuert ein AT-Steuersystem den Drehmomentenwandler 61 und das Automatikgetriebe 62.
  • Zusätzlich zu dem AT-Steuersystem ist das Fahrzeug bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Klimaanlagensteuersystem für eine Klimaanlage in dem Fahrgastraum versehen. Eine AT-ECU 51 und eine A/C-ECU 52 gemäß der 1 zeigen das elektrische Steuersystem, das das Automatikgetriebe und die Klimaanlage steuert. Diese ECU's 50 bis 52 sind so verbunden, dass sie miteinander kommunizieren können. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehmomentensteuerung durch eine zusammenwirkende Steuerung über eine Kommunikation zwischen den ECU's 50 bis 52 verwirklicht. Eine detaillierte Beschreibung wird für diese Drehmomentensteuerung vorgesehen.
  • Das Drehmomentensteuersystem bei diesem Ausführungsbeispiel hat eine so genannte Drehmomentenreservesteuerung. Eine genauere Beschreibung wird vorgesehen. Bei diesem System wird der folgende Betrieb durchgeführt: um ein schnelles Ansprechverhalten der Drehmomentensteuerung zu verwirklichen, werden der Luftmassendurchsatz und die Zündzeitgebung so eingestellt, dass sie das geforderte Drehmoment verwirklichen. Das Drehmomentenansprechverhalten ist langsam, wenn nur die Luftmassendurchsatzsteuerung verwendet wird. Das Drehmomentenansprechverhalten ist schnell genug, wenn die Zündzeitgebung verwendet wird, auch wenn das Inkrement des Drehmoments durch den Luftmassendurchsatz begrenzt ist. Daher wird eine Spanne an der Vorrückungsseite der Zündzeitgebung durch die Luftmassendurchsatzsteuerung vorgesehen.
  • Die Spanne wird als eine Drehmomentenreserve bezeichnet. Diese Drehmomentenreserve ermöglicht eine schnelle Drehmomentensteuerung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der folgende Betrieb unter der Drehmomentensteuerung auf der Grundlage von diesen Drehmomentenparametern durchgeführt, wie dies vorstehend beschrieben ist: ein ausreichendes Reservedrehmoment wird durch die Zündzeitgebung gewährleistet; gleichzeitig wird die Reduzierung des Drehmoments von der optimalen Zündzeitgebung (MBT: Minimum advance for the Best Torque) aufgrund des Reservedrehmoments durch den Luftmassendurchsatz beseitigt; und insgesamt wird ein Istnenndrehmoment zu einem geforderten Nenndrehmoment (Steuerungssollwert) gesteuert.
  • Die 3 zeigt, wie die vorstehend genannte Drehmomentensteuerung durch den Luftmassendurchsatz (Luftmassendurchsatz) und die Zündzeitgebung ausgeführt wird, und zwar in dergestalt eines Graphen. Ein Steuerungssollwert L11 bei dieser Drehmomentensteuerung wird bei dem Zeitpunkt t11 in der 3 geändert.
  • Wie dies in der 3 dargestellt ist, ändert sich der Modus der Drehmomentensteuerung in Abhängigkeit von den Drehmomentenparametern, die bei der Steuerung verwendet werden. Eine genauere Beschreibung wird vorgesehen. Wenn das Drehmoment durch eine Änderung der Zündzeitgebung gesteuert wird, folgt das Abgabedrehmoment einer Änderung des Steuerungssollwertes L11, wie dies durch eine abwechselnd lang- und kurzgestrichelte Linie L12 angegeben ist. Wenn das Drehmoment durch eine Änderung des Luftmassendurchsatzes gesteuert wird, folgt das Abgabedrehmoment einer Änderung des Steuerungssollwertes L11, wie dies durch eine abwechselnd lang- und doppelt kurzgestrichelte Linie L13 angegeben ist. Auch bei derselben Drehmomentensteuerung, wie sie vorstehend erwähnt wurde, unterscheidet sich das Ansprechverhalten auf die Änderung eines Sollwertes in Abhängigkeit von dem geänderten Drehmomentenparameter. Bei diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht das Steuersystem eine Reduzierung der Drehmomentenreserve durch eine Änderung der Zündzeitgebung zu der Vorrückungsseite gemäß dem Fahrzeugzustand und dergleichen, während das Istbremsdrehmoment auf das Sollbremsdrehmoment gesteuert wird. Außerdem ermöglicht diese Reserve eine Kompensation der Verlustdrehmomentenänderung (zum Beispiel der Wechselrichterlast, der Servolenkpumplast, der Klimaanlagenverdichterlast, der Getriebelast, der Kupplungsbetätigung bei einem MT-Fahrzeug und dergleichen) mit einer nahezu ausreichenden Reaktionszeit.
  • Des Weiteren wird bei diesem Ausführungsbeispiel außerdem eine Verzögerungssteuerung des Drosselventils 33 ausgeführt. Die Menge der in einen Zylinder 20 angesaugten Luft (Luftmassendurchsatz) ist üblicherweise mit einer Zeitgebung fixiert, mit der das Einlassventil 21 geschlossen wird (Einlassventilschließzeitgebung). Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die folgende Maßnahme beim genauen Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses einzuleiten und somit eine Drehmoment aufgrund der Verbrennung in dem Zylinder 20 und dergleichen zu erzeugen: nach einem Auftreten einer Einlassventilschließzeitgebung wird ein Luftmassendurchsatz berechnet; und ein Sollwert einer Einspritzmenge (Solleinspritzmenge) wird berechnet und auf der Grundlage des berechneten Luftmassendurchsatzes festgelegt. Jedoch ist bei der vorstehend beschriebenen Kraftmaschine 10 mit der Einlassanschlusseinspritzung (Einlassluftkanaleinspritzung), die in einem Fahrzeug (vierrädriges Fahrzeug) angebracht ist, ein Zeitpunkt einer Solleinspritzmenge (Berechnungszeit einer Solleinspritzmenge) früher als eine Einlassventilschließzeitgebung). Um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ein Drehmoment oder dergleichen genau zu steuern, ist es wichtig, einen Luftmassendurchsatz bei einem zukünftigen Auftreten einer Einlassventilschließzeitgebung genau vorherzusagen, wenn eine Solleinspritzmenge berechnet wird (Berechnungszeit der Solleinspritzmenge). Folglich ist dieses Ausführungsbeispiel so aufgebaut, dass ein Luftmassendurchsatz auf der Grundlage der Drosselventilöffnung bis zu einem Auftreten der Berechnungszeit der Solleinspritzmenge vorhergesagt wird. Da das Drosselventil 33 eine Betätigungsverzögerung mit sich bringt (eine Verzögerung, nachdem ein Betätigungsbefehl abgegeben wurde, bevor eine befohlene Position eingestellt wird), ist es jedoch schwierig, einen Sollwert zu folgen, um eine Istdrosselventilöffnung genau vorherzusagen. Um damit klar zu kommen, übernimmt dieses Ausführungsbeispiel die folgende Technik: der Betrieb des Drosselventils 33 wird schwach verzögert; und somit wird das Ansprechverhalten in jenem Maß geopfert, dass das Fahrverhalten nicht beeinflusst wird und die Genauigkeit der Messung des Luftmassendurchsatzes (die Vorhersage) verbessert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet das Folgende statt: wenn eine vorbestimmte Verzögerungszeit (Drosselventilverzögerungszeit) verstrichen ist, nachdem ein Sollwert hinsichtlich der Öffnung des Drosselventils 33 (Solldrosselventilöffnung) berechnet wurde (Berechnungszeit der Sollöffnung), wird das Drosselventil 33 hinsichtlich dieses Sollwertes angetrieben. Ein Drehmomentenfehler, der aus dieser Verzögerung des Drosselventils 33 auftritt, wird ebenfalls auf ein geeignetes Drehmoment durch Löschen des vorstehend genannten Reservedrehmoments gesteuert (kompensiert).
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehmomentenreservesteuerung während eines Leerlaufzustands durch die ECU 50 ausgeführt, während die Drosselverzögerungssteuerung, die Vorhersage der Last (Luftmassendurchsatz) und die Kraftstoffeinspritzsteuerung ausgeführt werden. Hiernach wird die Leerlaufdrehzahlsteuerung unter Verwendung der Drehmomentenreserve unter Bezugnahme auf die Darstellung in den 4 bis 10 beschrieben.
  • Wenn die Bedingung zum Ausführen der Leerlaufdrehzahlsteuerung erfüllt ist, wird die Leerlaufdrehzahlsteuerung unter Verwendung der Drehmomentenreserve ausgeführt. Eine Bedingung zum Ausführen der Leerlaufdrehzahlsteuerung unter Verwendung der Drehmomentenreservesteuerung wird unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Die Verarbeitung in der 4 ist in dem ROM als ein Programm gespeichert und wird hauptsächlich in vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen oder in einer vorbestimmten Zeit ausgeführt.
  • Bei einem Schritt S11 wird die Bedingung zum Ausführen der Leerlaufdrehzahlsteuerung bestimmt. Bei dieser Bedingung zur Ausführung wird zum Beispiel in wirksamer Weise das Folgende übernommen: dass ein Gaspedal im Wesentlichen vollständig geschlossen sein soll (Gaspedalwinkel = „0”); dass die Abgabewellendrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereiches sein soll (zum Beispiel soll sie nicht größer als ein vorbestimmter Wert sein); oder dergleichen. Bei dem Schritt S11 wird bestimmt, ob die vorstehend genannte Bedingung zum Ausführen der Leerlaufdrehzahlsteuerung erfüllt ist, und zwar auf der Grundlage dessen, ob diese Bedingungen erfüllt sind oder nicht. Nach dem Schritt S11 wird die Reihe der Verarbeitung in der 4 beendet, solange bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass die vorstehend genannte Bedingung zum Ausführen nicht erfüllt ist. Wenn bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass die Bedingung zum Ausführen erfüllt ist, wird ein Schritt S12 ausgeführt.
  • Bei dem Schritt S12 wird eine Drehmomentenreservesteuerung ausgeführt. Diese Drehmomentenreservesteuerung wird kontinuierlich ausgeführt, solange bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass die Bedingung zum Ausführen erfüllt ist. Wenn bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass die Bedingung zum Ausführen nicht erfüllt ist, wird die Ausführung gestoppt.
  • Eine detaillierte Beschreibung für diese Drehmomentenreservesteuerung ist nachfolgende gegeben.
  • Bei der Drehmomentenreservesteuerung wird die folgende Verarbeitung ausgeführt, um ein Abgabedrehmoment (Istdrehmoment) auf ein Solldrehmoment mit einer Spanne zu steuern, die äquivalent zu einer vorbestimmten Drehmomentenspanne (Reservedrehmoment) ist, die an der Vorrückungsseite der Zündzeitgebung vorgesehen ist (Drehmomentenerhöhungsseite): ein Luftmassendurchsatz, der ein Drehmoment erzeugt, das zum Ausgleichen eines Mangels aufgrund des Reservedrehmoments ausreichend ist, wird als ein Sollluftmassendurchsatz berechnet. Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung eines Überblicks der Verarbeitung der Berechnung des Sollluftmassendurchsatzes und einer Berechnung des geforderten Nenndrehmoments bei diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 vorgesehen. Die 5 zeigt ein Flussdiagramm des Flusses der Verarbeitung der Berechnung des Sollluftmassendurchsatzes. Die 6 bis 8 zeigen Blockdarstellungen der Berechnung des Sollluftmassendurchsatzes im Inneren der ECU 50. Die Verarbeitung gemäß der 5 ist in dem ROM als ein Programm gespeichert und wird hauptsächlich in vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen oder in einer vorbestimmten Zeit ausgeführt. Zum Beispiel wird die Verarbeitung alle „8 ms” ausgeführt, wenn die Reaktionszeit des Steuerobjektes „300 ms” beträgt. Die verschiedenen Parameter, die bei dieser Verarbeitungsserie verwendet werden, sind zum Beispiel in einer Speichervorrichtung gespeichert, wie zum Beispiel dem RAM, dem EEPROM und dem backup-RAM, und sie werden je nach Bedarf aktualisiert.
  • Die Verarbeitungsserie wird so ausgeführt, wie dies in der 5 dargestellt ist. Bei einem Schritt S21 wird nämlich ein gefordertes Bremsdrehmoment, das einen Betrag angibt, der von einem Fahrer, dem System oder dergleichen gefordert wird, als ein Drehmoment berechnet, das zu der Abgabewelle (Kurbelwelle) der Kraftmaschine 10 abzugeben ist. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird diese Verarbeitungsserie in dem Leerlaufzustand ausgeführt. Aus diesem Grund ist der Gaspedalwinkel, der ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment angibt, üblicherweise im Wesentlichen auf Null. Dies bedeutet, dass das vom Fahrer geforderte Bremsdrehmoment, das hauptsächlich bei der Fahrt des Fahrzeugs verwendet wird, durch einen Block B1 zum Berechnen des vom Fahrer geforderten Bremsdrehmoments auf Null festgelegt wird (6). Zu dieser Zeit wird jedoch das geforderte Bremsdrehmoment durch andere Systeme (zum Beispiel dem Getriebesteuersystem oder dem Klimaanlagensteuersystem) gemäß der Solldrehzahl oder einem externen Verlust (externe Last) festgelegt, um die Abgabewelle der Kraftmaschine 10 auf eine geforderte Drehzahl zu halten. Ein System außer dem Kraftmaschinensteuersystem kann nämlich fordern, einen Mangel des Drehmoments auszugleichen oder ein überschüssiges Drehmoment zu reduzieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in diesem Fall dieses geforderte Drehmoment außerdem zu dem vorstehend genannten geforderten Bremsdrehmoment addiert, wie dies in der 6 dargestellt ist. Beispiele von Forderungen von anderen Systemen beinhalten Folgendes: eine Forderung für ein Drehmoment, das für eine Stromerzeugung von dem Wechselrichter geeignet ist; eine Forderung für ein Drehmoment, das zum Antreiben der Klimaanlage von der Klimaanlagensteuereinheit (Klimaanlagen-ECU 52) geeignet ist; und dergleichen. Um die Kupplung bei einer Schaltänderung sanft in Eingriff zu bringen, kann das Drehmoment, das zum Synchronisieren der Getriebeeingabewelle 60b und der Antriebswelle 60c verwendet wird, von dem Getriebe (AT_ECU 51 bei diesem Ausführungsbeispiel) gefordert werden.
  • Bei einem Schritt S22 wird nachfolgend ein gefordertes Nenndrehmoment, das ein Drehmoment ist, das in der Kraftmaschine 10 erzeugt werden soll (das durch eine Verbrennung in den Zylindern 20 erzeugt werden soll) zu dieser Zeit auf der Grundlage des geforderten Bremsdrehmoments berechnet, das bei dem Schritt S21 berechnet wird. Um das Drehmoment durch Verbrennung in der Kraftmaschine 10 zu erzeugen und tatsächlich das vorstehend genannte geforderte Bremsdrehmoment zu der Abgabewelle (Kurbelwelle) abzugeben, ist es erforderlich, zusätzlich ein Drehmoment mit einem Betrag zu erzeugen, der äquivalent zu dem inneren Verlust durch die Verbrennung ist. Bei dem Schritt S22 wird folglich der innere Verlust geschätzt, um ein Nenndrehmoment zum genauen Abgeben des vorstehend genannten geforderten Bremsdrehmoments zu der Kraftmaschinenabgabewelle zu berechnen. Zusätzlich hängt der innere Verlust von der Abgabewellendrehzahl ab. Üblicherweise wird der Verlust mit einer Erhöhung der Drehzahl erhöht. Daher wird ein Nenndrehmoment entsprechend der Abgabewellendrehzahl zu jedem Zeitpunkt dadurch genau berechnet, dass ein innerer Verlust bei jedem Zeitpunkt gemäß der gegenwärtigen Abgabewellendrehzahl geschätzt wird. Ein Modus zum Berechnen von diesem geforderten Nenndrehmoment wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
  • Wenn dieses geforderte Nenndrehmoment berechnet wird, wird ein inneres Verlustdrehmoment bei der gegenwärtigen Ne (der gegenwärtigen Abgabewellendrehzahl zu diesem Zeitpunkt) in einer Einheit P3 zum Schätzen eines ersten Verlustdrehmoments berechnet (6). Insbesondere wird dieses gegenwärtige Verlustdrehmoment auf der Grundlage der gegenwärtigen Ne geschätzt, die durch den Kurbelwinkelsensor 10d gemessen wird, und auf der Grundlage einer gegenwärtigen Kraftmaschinenlast (g/rev), die durch die Luftmassendurchsatzmessvorrichtung 32 gemessen wird und dem Luftmassendurchsatz in den Zylinder pro Umdrehung angibt. Insbesondere wird diese Schätzung unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfeldes ausgeführt (das zum Beispiel in dem ROM oder dergleichen gespeichert ist; eine mathematische Formel ist auch akzeptabel). In diesem Kennfeld werden geschätzte Werte des gegenwärtigen Verlustdrehmoments hinsichtlich der entsprechenden gegenwärtigen Drehzahl und der entsprechenden gegenwärtigen Last anhand von Experimenten oder dergleichen im Voraus geschrieben. Das berechnete, gegenwärtige Verlustdrehmoment beinhaltet sowohl den inneren Verlust als auch den äußeren Verlust (externe Last), wie dies vorstehend beschrieben ist. Ein Verlustdrehmomentkennfeld wird für jede Art des Verlustes vorbereitet (zum Beispiel Reibungsverlust, Pumpverlust, Klimaanlagenlast, Getriebelast, etc.). Um die Genauigkeit bei dieser Schätzung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments zu verbessern, ist es wirksam, die folgenden Parameter für die Schätzung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments zu verwenden: die Kraftmaschinenparameter wie zum Beispiel die Kraftmaschinenblocktemperatur, die durch einen Kühlmittelsensor gemessen wird, ein Einlasskrümmerdruck und ein Atmosphärendruck, externe Lastparameter, die den äußeren Verlust beeinträchtigen, wie zum Beispiel ein Zustand der Klimaanlagensteuerung oder des Getriebes. In einer Einheit B4 zum Schätzen eines zweiten Verlustdrehmoments (6) wird ein Verlustdrehmoment bei der Solldrehzahl (Soll-NE) berechnet, das heißt ein Referenzverlustdrehmoment. Zu dieser Zeit wird die Solldrehzahl zum Beispiel auf der Grundlage der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (die durch den Kühlmitteltemperatursensor 10c erfasst wird) unter Bezugnahme auf ein vorbestimmtes Kennfeld berechnet. Dieses Kennfeld wird getrennt von jenen Kennfeldern für die vorstehend beschriebene Einheit B1 zum Berechnen des vom Fahrer geforderten Bremsdrehmoments vorbereitet, das ein vom Fahrer gefordertes Bremsdrehmoment entsprechend der Forderung vom Fahrer berechnet. Insbesondere wird es unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfeldes berechnet (das zum Beispiel in dem ROM oder dergleichen gespeichert ist; eine mathematische Formel ist auch akzeptabel). In diesem Kennfeld werden die Solldrehzahlen im Voraus hinsichtlich jeder Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur anhand von Experimenten oder dergleichen geschrieben. Dann wird das vorstehend genannte Referenzverlustdrehmoment auf der Grundlage der jeweiligen Werte der vorstehend genannten Solldrehzahl und des Referenzluftmassendurchsatzes pro Umdrehung der Kurbelwelle (g/rev) bei dieser Solldrehzahl geschätzt. Außerdem wird in diesem Fall die Schätzung unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfeldes ausgeführt (das zum Beispiel in dem ROM oder dergleichen gespeichert ist; eine mathematische Formel ist auch akzeptabel). In diesem Kennfeld wird das Referenzverlustdrehmoment hinsichtlich jeder Solldrehzahl und jeder Referenzlast anhand von Experimenten oder dergleichen im Voraus geschrieben. Das berechnete Referenzverlustdrehmoment beinhaltet hierbei auch sowohl den inneren Verlust als auch den äußeren Verlust, wie dies vorstehend beschrieben ist, und ein Verlustdrehmomentenkennfeld wird für jede Art des Verlustes vorbereitet. Außerdem ist es zum Verbessern der Genauigkeit von dieser Schätzung des Referenzverlustdrehmoments wirksam, entsprechende Parameter außer der Referenzlast oder der Solldrehzahl gemäß der Art des Verlustes zu verwenden.
  • In einer Einheit B5 zum Berechnen eines Verlustdrehmomentenfehlers (Einrichtung zum Berechnen eines Verlustdrehmomentenfehlers, 6) wird ein Verlustdrehmomentenfehler als die Differenz zwischen dem vorstehend genannten, gegenwärtigen Verlustdrehmoment und dem Referenzverlustdrehmoment berechnet (Referenzverlustdrehmoment – gegenwärtiges Verlustdrehmoment).
  • Das geforderte Nenndrehmoment wird so berechnet, wie dies in der 6 dargestellt ist, und zwar auf der Grundlage des geforderten Bremsdrehmoments, des gegenwärtigen Verlustdrehmoments, des Referenzverlustdrehmoments und des Verlustdrehmomentenfehlers. Es wird nämlich als der Wert berechnet, der dadurch erhalten wird, dass alles von dem Folgenden addiert wird: das geforderte Bremsdrehmoment (bei dem Schritt S21 berechnet); das gegenwärtige Verlustdrehmoment (in der Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments berechnet; jedoch wird es separat kompensiert); und die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Verlustdrehmoment und dem Referenzverlustdrehmoment (in der Einheit B4 zum Schätzen des zweiten Verlustdrehmoments berechnet) (Verlustdrehmomentenfehler). (Das heißt, gefordertes Nenndrehmoment = gefordertes Bremsdrehmoment + gegenwärtiges Verlustdrehmoment + Verlustdrehmomentenfehler.) Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Kompensationswert des vorstehend genannten, gegenwärtigen Verlustdrehmoments durch eine Einheit B100 zum Berechnen eines Kompensationswertes erhalten (Kompensationseinheit 1), und das gegenwärtige Verlustdrehmoment wird durch eine erste Kompensationseinheit B100a unter Verwendung dieses Kompensationswertes kompensiert. Wenn das vorstehend genannte geforderte Nenndrehmoment berechnet wird und wenn der vorstehend genannte Verlustdrehmomentenfehler berechnet wird, wird somit das kompensierte, gegenwärtige Verlustdrehmoment verwendet. Nachfolgend wird eine weiter detaillierte Beschreibung für diese Kompensationsverarbeitung vorgesehen.
  • Wie dies durch die abwechselnd lang- und kurzgestrichelte Linie in der 6 angegeben ist, ist in diesem System bei diesem Ausführungsbeispiel die Einheit B100 zum Berechnen des Kompensationswertes integriert (zum Beispiel in dem ROM als ein Programm gespeichert). Die Einheit B100 zum Berechnen des Kompensationswertes ist so aufgebaut, dass sie eine Einheit B101 zum Schätzen des Nenndrehmoments, eine Einheit B101a zum Berechnen eines Drehzahlbeitragsdrehmoments und einen Kalman-Filter B102 aufweist. Die Einheit B101 zum Schätzen des Nenndrehmoments schätzt (berechnet) ein Nenndrehmoment (erzeugtes Drehmoment), das dann erzeugt wird, wenn das vorstehend genannte, gegenwärtige Verlustdrehmoment auf der Grundlage von Folgenden berechnet wird: verschiedene Parameter zurzeit der Berechnung des vorstehend genannten, gegenwärtigen Verlustdrehmoments (gleichzeitig oder in einem Verbrennungszyklus). Beispiele von derartigen Parametern beinhalten Folgendes: die Abgabewellendrehzahl; das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (erfasst durch die Sauerstoffkonzentrationssensoren 41a, 41b), Luftmassendurchsatz/Kraftmaschinenlast (g/rev) und die Zündzeitgebung (geschätzt aus einem Befehlswert für Zündkerze 15). Die Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments (Einrichtung zum Berechnen des Drehbeitragsdrehmoments) berechnet ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment, das ein Drehmoment ist, das einen Beitrag für eine Änderung der Drehzahl der Abgabewelle hat, wenn das vorstehend genannte, gegenwärtige Verlustdrehmoment berechnet wird. Der Kalman-Filter B102 wird durch das vorstehend genannte gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment und die Drehzahl der Abgabewelle zu jedem Zeitpunkt eingegeben (gemessener Wert von dem Kurbelwinkelsensor 10d), und er gibt einen Fehler des geforderten Nenndrehmoments (Fehler des geforderten Nenndrehmoments) ab. Die vorstehend beschriebene Kompensationsverarbeitung für das gegenwärtige Verlustdrehmoment wird hauptsächlich durch die Einheit B100 zum Berechnen des Kompensationswertes einschließlich dieser Einheiten ausgeführt.
  • Bei dieser Kompensationsverarbeitung schätzt die Einheit B101 zum Schätzen des Nenndrehmoments ein Nenndrehmoment, das in der Abgabewelle erzeugt wird (ein Drehmoment, das durch eine Verbrennung in den Zylindern 20 erzeugt wird), wenn das vorstehend genannte gegenwärtige Verlustdrehmoment auf der Grundlage von folgenden unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfeldes oder dergleichen berechnet wird: verschiedene Parameter (Abgabewellendrehzahl, Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Zündzeitgebung, etc.) zurzeit der Berechnung des vorstehend genannten gegenwärtigen Verlustdrehmoments. Die Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet das vorstehend genannte gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment auf der Grundlage von Folgendem: das geschätzte Nenndrehmoment, das durch die Einheit B101 zum Schätzen des Nenndrehmoments geschätzt wird (gegenwärtiges Nenndrehmoment); und das kompensierte gegenwärtige Verlustdrehmoment, das durch die Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments berechnet und durch die erste Kompensationseinheit B100a kompensiert wird. Insbesondere wird das kompensierte gegenwärtige Verlustdrehmoment von dem geschätzten Nenndrehmoment subtrahiert, um das vorstehend genannte gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment zu berechnen.
  • Dieses gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment, das durch die Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet wird, wird in den Kalman-Filter B102 eingegeben. Der Kalman-Filter B102 gibt einen Drehmomentenkompensationswert zum Kompensieren eines Fehlers des gegenwärtigen Verlustdrehmoments und somit eines Fehlers des geforderten Nenndrehmoments ab. Der Drehmomentenkompensationswert mit seinem umgekehrten Vorzeichen ist äquivalent zu einem Drehmomentenfehler. Die 7 stellt die Konfiguration des Kalman-Filters B102 im Einzelnen dar. Nachfolgend wird eine Beschreibung der Konfiguration und des Betriebs des Kalman-Filters B102 unter Bezugnahme auf die 7 vorgesehen.
  • Wie dies in der 7 dargestellt ist, ist der Kalman-Filter B102 so aufgebaut, dass er Folgendes aufweist: eine Einheit F1 zum Berechnen einer Trägheit, um eine Trägheit (Trägheitscharakteristika) zu berechnen, die angibt, wie eine Drehzahl weniger wahrscheinlich in Abhängigkeit einer Drehmomentenschwankung hinsichtlich der Kraftmaschinenabgabewelle (Kurbelwelle) schwankt; Berechnungseinheiten F2 bis F5, F7 zum Ausführen einer vorbestimmten Berechnung; und eine Integrationseinheit F6.
  • Die Einheit F1 zum Berechnen der Trägheit berechnet eine Trägheit I (Trägheitscharakteristika) auf der Grundlage der Designwerte der Kraftmaschine 10 (zum Beispiel der Hardware-Spezifikation eines Schwungrads und dergleichen, die in dem EEPROM gespeichert ist). Diese Trägheit I wird in die Berechnungseinheit F5 eingegeben. Ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment, das durch die vorstehend genannte Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet wird, wird außerdem in die Berechnungseinheit F5 durch die Berechnungseinheit F4 eingegeben. Dabei wird das gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment (das eine Subtraktion durch den vorherigen Wert des Drehmomentenfehlers ausgesetzt wird) in der Berechnungseinheit F4 kompensiert, und das Drehmoment Tq, das als Ergebnis dieser Kompensation erhalten wird, wird in die Berechnungseinheit F5 eingegeben.
  • Die Berechnungseinheit F5 dividiert das Drehmoment Tq durch die Trägheit I (Tq/I). Der erhaltene Divisionswert (= Tq/I) wird in der Integrationseinheit F6 integriert. In der Integrationseinheit F6 wird der vorherige Wert durch eine Additionseinheit F6a und eine Halteeinheit F6b wiederholt gehalten und addiert, und eine Abgabewellendrehzahl wird in einer vorbestimmten Zeit nach der Berechnung des gegenwärtigen Verlustes geschätzt. Die geschätzte Drehzahl (geschätzte NE), die durch die Integrationseinheit F6 geschätzt wird, wird wiederum in die Berechnungseinheit F7 eingegeben. Die Berechnungseinheit F7 berechnet die Differenz „geschätzte NE – gegenwärtige NE” zwischen der geschätzten Drehzahl und der Abgabewellendrehzahl zu jener Zeit, die durch den Kurbelwinkelsensor 10d gemessen wird. Die geschätzte Drehzahl ist äquivalent zu der Abgabewellendrehzahl, die in einer vorbestimmten Zeit nach dem entsprechenden gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoment erhalten wird. Die Abgabewellendrehzahl ist zum Beispiel ein gemessener Wert, der in einem Zyklus von „8 ms” synchron mit dem Zyklus der Berechnung des geforderten Nenndrehmoments berechnet wird. Diese Differenz „geschätzte NE – gegenwärtige NE” der Drehzahl wird wiederum in die Berechnungseinheit F3 eingegeben.
  • In der Berechnungseinheit F3 wird die Differenz „geschätzte NE – gegenwärtige NE” durch einen Multiplikationsfaktor auf der Grundlage des Abgabesignals von der Berechnungseinheit F2 multipliziert, das heißt „Verstärkung (vorbestimmter Wert) × Trägheit I”. dieser multiplizierter Wert (äquivalent zu einem Drehmomentenschätzfehler entsprechend der Differenz „geschätzte NE – gegenwärtige NE” der Drehzahl) wird in die Berechnungseinheit F4 eingegeben. Dann wird er zu einem Drehmomentenkompensationswert umgewandelt und zu der ersten Kompensationseinheit B100a abgegeben (6).
  • Dieser Kalman-Filter B102 beobachtet ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment durch die folgende Gleichung: dNE/dt = Tq/I wobei Tq = gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment – Drehmomentenfehler.
  • Diese Verarbeitung wird in vorbestimmten Intervallen (zum Beispiel in einem Zyklus von „8 ms” synchron mit dem Zyklus der Berechnung des geforderten Nenndrehmoments) wiederholt ausgeführt. Infolgedessen konvergiert der vorstehend genannte Drehmomentenkompensationswert an einen noch genaueren Wert, und gleichzeitig wird der folgende Betrieb durchgeführt: er wird als der Kompensationswert des vorstehend genannten gegenwärtigen Verlustdrehmoments zu der ersten Kompensationseinheit B100a wiederholt abgegeben, und das gegenwärtige Verlustdrehmoment wird wiederholt mit diesem Kompensationswert kompensiert.
  • Die Beschreibung kehrt zu der Verarbeitungsserie zurück, die in der 5 dargestellt ist. Bei einem Schritt S23 nach dem Schritt S22, wie sie in der 5 dargestellt sind, wird ein vorbestimmtes Reservedrehmoment berechnet, das heißt eine vorbestimmte Drehmomentenspanne, die an der Vorrückungsseite der Zündzeitgebung vorgesehen ist.
  • Bei einem Schritt S24 kompensiert nachfolgend eine Einheit B11 zum Kompensieren des geforderten Nenndrehmoments (8) ein gefordertes Nenndrehmoment auf der Grundlage der Drehmomentenreserve, die bei dem Schritt S23 berechnet wird. Insbesondere wird das geforderte Nenndrehmoment zum Beispiel mit einem Betrag addiert (erhöht), der äquivalent zu dem Reservedrehmoment ist. Somit wird das geforderte Nenndrehmoment kompensiert (geändert), das bei dem Schritt S22 berechnet wird.
  • Bei einem Schritt S25 wird nachfolgend ein Sollluftmassendurchsatz (Sollwert des Luftmassendurchsatzes) durch eine Einheit B12 zum Berechnen des Sollluftmassendurchsatzes (8) auf der Grundlage des geforderten Nenndrehmoments berechnet, das bei dem Schritt S24 kompensiert wird. Der berechnete Sollluftmassendurchsatz wird in einer vorbestimmten Speichervorrichtung (zum Beispiel in dem RAM) von Zeitpunkt zu Zeitpunkt gespeichert. Der folgende Betrieb wird nämlich bei diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt: die vorstehend erwähnte Verzögerungssteuerung des Drosselventils 33 wird auf der Grundlage des so berechneten Sollluftmassendurchsatzes ausgeführt, und eine Solldrosselventilöffnung (Befehlswert) wird für das Drosselventil 33 von Zeitpunkt zu Zeitpunkt festgelegt.
  • Wie dies bis jetzt bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wird ein Sollluftmassendurchsatz bei dem Modus berechnet, der in der 5 dargestellt ist. Des Weiteren wird die Zündzeitgebung so eingestellt, dass eine geforderte Nenndrehmomentenforderung erfüllt wird, bei der das Reservedrehmoment ausgeschlossen ist. Somit wird das Drehmoment zu einem geforderten Nenndrehmoment mit einer vorbestimmten Drehmomentenspanne (Reservedrehmoment) gesteuert, die an der Vorrückungsseite (Drehmomentenerhöhungsseite) der Zündzeitgebung vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird nämlich eine Zündzeitgebung (Sollwert der Zündzeitgebung) nicht auf die optimale Zündzeitgebung festgelegt (MBT: Minimum advance for the Best Torque). Sie wird zu einer verzögerten Zeitgebung von der MBT (Drehmomentenverringerungsseite) um einen Betrag festgelegt, der äquivalent zu dem Reservedrehmoment ist (Schritt S24 in der 5). Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird ein Mangel des Drehmoments aufgrund dieses Reservedrehmoments durch den vorstehend beschriebenen Luftmassendurchsatz kompensiert.
  • Nachfolgend wird ein Modus zum Berechnen einer Sollzündzeitgebung unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben. Die 9 zeigt ein Flussdiagramm des Flusses von dieser Verarbeitung, und die 10 zeigt eine Blockdarstellung einer Berechnung der Zündzeitgebung in der ECU 50. Die Verarbeitung in der 9 wird in dem ROM gespeichert und in einem Verbrennungszyklus (bei jeder Zeit einer Berechnung der Zündzeitgebung) hinsichtlich jedes Zylinders der Kraftmaschine ausgeführt. Die Werte von verschiedenen Parametern, die bei dieser Verarbeitungsserie verwendet werden, werden ebenfalls zum Beispiel in einer Speichervorrichtung gespeichert, wie zum Beispiel der RAM, der EEPROM und der backup-RAM, und zwar von Zeitpunkt zu Zeitpunkt, und sie werden je nach Bedarf aktualisiert.
  • Diese Verarbeitungsserie wird so ausgeführt, wie dies in der 9 dargestellt ist. Bei einem Schritt S31 wird nämlich ein gefordertes Nenndrehmoment (von der Konstruktion in der 6 abgegeben) durch dieselbe Verarbeitung wie bei dem Schritt S22 in der 5 berechnet. Bei einem Schritt S32 wird nachfolgend ein gegenwärtiges Nenndrehmoment (geschätztes Nenndrehmoment) zu dieser Zeit durch eine Einheit B31 zum Schätzen des gegenwärtigen Nenndrehmoments (10) auf der Grundlage des Zustands des Kraftmaschinenbetriebs zu diesem Zeitpunkt geschätzt. Der Zustand des Kraftmaschinenbetriebs beinhaltet die Abgabewellendrehzahl, den Luftmassendurchsatz, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dergleichen, die durch verschiedene Sensoren erfasst werden.
  • Bei einem Schritt S33 vergleicht nachfolgend eine Drehmomentenvergleichseinheit B32 das geforderte Nenndrehmoment und das geschätzte Nenndrehmoment, das berechnet wurde. Somit berechnet eine Einheit B33 zum Berechnen eines Zündverzögerungsbetrags (10) einen Zündverzögerungsbetrag R, um das geforderte Nenndrehmoment in der Situation des geschätzten Nenndrehmoments zu verwirklichen. Eine genauere Beschreibung wird vorgesehen. Die Drehmomentenvergleichseinheit B32 bestimmt einen Drehmomentenwirkungsgrad (zum Beispiel „gefordertes Nenndrehmoment/geschätztes Nenndrehmoment”). Auf der Grundlage dieses Drehmomentenwirkungsgrades berechnet die Einheit B33 zum Berechnen des Zündverzögerungsbetrags einen Zündverzögerungsbetrag R, um das geforderte Nenndrehmoment in der Situation des geschätzten Nenndrehmoments zu verwirklichen. Die vorstehend genannte Einheit B33 zum Berechnen des Zündverzögerungsbetrags ist so aufgebaut, dass sie eine derartige Tabelle (eindimensionales Kennfeld) beinhaltet, wie dies in der 10 dargestellt ist. Wie dies in der 10 in dergestalt eines Graphen angegeben ist, berechnet die Einheit B33 zum Berechnen des Zündverzögerungsbetrags den Zündverzögerungsbetrag R als einen größeren Wert bei einem niedrigen Drehmomentenwirkungsgrad und zwar anders gesagt bei dem geschätzten Nenndrehmoment, das das geforderte Nenndrehmoment überschreitet.
  • Bei einem Schritt S34 wird nachfolgend eine Sollzündzeitgebung durch eine Einheit B34 zum Berechnen einer Sollzündzeitgebung (10) auf der Grundlage des berechneten Zündverzögerungsbetrags R festgelegt. Insbesondere wird der folgende Betrieb durchgeführt: es wird MBT unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfeldes oder dergleichen berechnet (eine mathematische Formel ist auch akzeptabel), wobei die Daten (kalibrierte Werte) anhand von Experimenten oder dergleichen festgelegt werden; und die vorstehend genannte Sollzündzeitgebung wird als eine verzögerte Zeitgebung von der MBT um den Zündverzögerungsbetrag R berechnet. Dieser berechnete Wert wird als die Sollzündzeitgebung für einen zu steuernden Zylinder festgelegt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jede der vorstehend beschriebenen Verarbeitungen ausgeführt. Somit wird die vorstehend erwähnte Drehmomentenreservesteuerung während der Leerlaufdrehzahlsteuerung ausgeführt, und auch wenn eine Verlustdrehmomentenschwankung durch das Antreiben der vorstehend erwähnten fahrzeugeigenen Einheiten (Hilfsaggregate) oder dergleichen verursacht wird, kann das Reservedrehmoment in geeigneter Weise gelöscht werden. Dies ermöglicht es, eine abrupte Drehmomentenschwankung auch mit einem hohen Ansprechverhalten zu kompensieren.
  • Eine kurze Beschreibung wird vorgesehen, wie die Abgabewellendrehzahl durch die ECU 50 (Drehmomentensteuersystem) unter Bezugnahme auf die 6 zusammen mit der 11 gesteuert wird. Der folgende Fall wird als ein Beispiel angenommen: ein Steuerungssollwert der Abgabewellendrehzahl wird von der Soll-NE1 (von der angenommen wird, dass sie gleich der gegenwärtigen NE ist) zu der Soll-NE2 (Soll-NE) als eine Abgabewellendrehzahl geändert, die größer ist als die Soll-NE1.
  • Wenn die Drehzahl geändert wird, wie dies in der 11 dargestellt ist, wird das Nenndrehmoment, das durch die Verbrennung in den Zylindern 20 erzeugt wird, von dem stationären Zustand bei der Soll-NE1 zu einem Übergangszustand (Übergangsperiode) zu einem stationären Zustand bei der Soll-NE2 mit Modi gesteuert, die den individuellen Zuständen entsprechen. Eine genauere Beschreibung wird vorgesehen. In dem stationären Zustand wird die Kraftmaschine 10 mit einer konstanten Drehzahl gemäß der Soll-NE1 oder der Soll-NE2 betrieben, und das Nenndrehmoment wird auf einen konstanten Wert gesteuert. In diesem stationären Zustand wird nämlich das Nenndrehmoment durch einen Betrag erzeugt, der zum Halten der Abgabewellendrehzahl zu dieser Zeit erforderlich ist. In der Übergangsperiode werden eine Beschleunigung und ein Konvergieren berücksichtigt, und das Nenndrehmoment wird auf eine Größe entsprechend dem Zustand des Kraftmaschinenbetriebs bei dem entsprechenden Zeitpunkt gesteuert. Die Drehmomentenänderung in der Übergangsperiode gemäß der 11 wird durch einen anderen Aufbau geeignet gesteuert, der in der 6 nicht gezeigt ist. Da er eine allgemein bekannte Technik ist, wird die Beschreibung weggelassen.
  • Wenn die Abgabewellendrehzahl von der Soll-NE1 zu der Soll-NE2 gemäß der 11 durch das System bei diesem Ausführungsbeispiel gesteuert wird, stellt das geforderte Nenndrehmoment, das durch den Aufbau in der 6 berechnet wird, die Größe des Drehmoments in dem stationären Zustand bei der Soll-NE2 dar. Insbesondere wird das Referenzverlustdrehmoment bei der Soll-NE2 als eine Summe des kompensierten, gegenwärtigen Verlustdrehmoments (durch die erste Kompensationseinheit B100a kompensiert) und der Drehmomentenabweichung zwischen dem gegenwärtigen Verlustdrehmoment und dem Referenzverlustdrehmoment bei der Soll-NE2 berechnet, die durch eine Einheit B5 zum Kompensieren des Verlustdrehmomentenfehlers berechnet wird. Dann wird das Verlustdrehmoment (Referenzverlustdrehmoment) bei der Soll-NE2 insgesamt abgegeben. Infolgedessen wird die Abgabewellendrehzahl auf die Solldrehzahl mit hoher Genauigkeit gesteuert. Eine genauere Beschreibung wird vorgesehen. Die Abgabewellendrehzahl ändert sich entsprechend einer Änderung des Drehmoments, wie dies in der 11 dargestellt ist. In dem stationären Zustand wird die Abgabewellendrehzahl auf die Solldrehzahl gesteuert, und in der Übergangsperiode wird die Drehzahl zu der Solldrehzahl geändert. Danach nähert sich die Abgabewellendrehzahl allmählich dem Sollwert (Soll-NE2) an, und schließlich wird sie auf dem Sollwert gesteuert.
  • Ein Modus der Drehmomentenreservesteuerung durch die ECU 50 (Drehmomentensteuersystem) wird unter Bezugnahme auf die 12 beschrieben. Der Graph, der durch die durchgezogene Linie L21 in der 12 angegeben ist, stellt das Nenndrehmoment entsprechend dem Luftmassendurchsatz dar, und anders gesagt das Nenndrehmoment, welches dann erhalten wird, wenn die Zündzeitgebung MBT ist (maximales Drehmoment). Der Graph, der durch die durchgezogene Linie L22 in der 12 angegeben ist, stellt das geforderte Nenndrehmoment dar, das durch den Aufbau gemäß der 6 berechnet wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es in der 12 dargestellt ist, wird das Reservedrehmoment, das an der Vorrückungsseite (Drehmomentenerhöhungsseite) der Zündzeitgebung reserviert ist, in geeigneter Weise gelöscht, und eine Istnenndrehmomentforderung wird dadurch auf das geforderte Nenndrehmoment gesteuert. Um das Reservedrehmoment zu reservieren, wird die Zündzeitgebung von MBT verzögert. Um das Reservedrehmoment zu löschen, wird die Zündzeitgebung vorgerückt. Wie dies insbesondere in der 3 dargestellt ist, hat die Drehmomentensteuerung durch die Zündzeitgebung ein hohes Ansprechverhalten; daher wird eine abrupte Drehmomentenschwankung (zum Beispiel eine Erhöhung des Verlustdrehmoments aufgrund des Betriebs der fahrzeugeigenen Einheiten) durch Löschen des Reservedrehmoments bewältigt.
  • Der Betriebsmodus des Drehmomentensteuersystems (ECU 50) bei diesem Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 13A bis 13C und auf die 14A bis 14C beschrieben. Ein System, das keine Einheit B100 zum Berechnen des Kompensationswertes hat, wie sie in der 6 dargestellt ist, das nämlich die vorstehend beschriebene Kompensation des Verlustdrehmoments nicht durchführt, wird als ein Vergleichsbeispiel beschrieben. Der Betriebsmodus von diesem Vergleichsbeispiel ist in der 13 dargestellt, und der Betriebsmodus von diesem Ausführungsbeispiel ist in der 14 dargestellt, und die Beschreibung beruht auf einen Vergleich zwischen diesen. Die 13 und 14 zeigen Sätze von Zeitdiagrammen, die den Übergang von jedem Parameter der Kraftmaschine 10 in dem folgenden Fall darstellen: der Getriebehebel wird von Neutral zu Antrieb geändert, und kehrt dann zu Neutral zurück. Neutral ist ein Zustand, bei dem die Getriebeeingabewelle 60b und die Antriebswelle 60c durch das Automatikgetriebe 62 voneinander entkoppelt sind. Antrieb ist ein Zustand, bei dem die Getriebeeingabewelle 60b und die Antriebswelle 60c miteinander gekoppelt sind. (Für diese Wellen wird auf die 2 Bezug genommen) 13A und 14A stellen den Übergang der Drehzahl dar. Insbesondere geben die durchgezogenen Linien L51a, L52a in den Diagrammen den Übergang der Drehzahl der Kurbelwelle 60a (Kraftmaschinenabgabewelle) an; und die abwechselnd lang- und kurzgestrichelten Linien L51b, L52b geben den Übergang der Drehzahl der Getriebeeingabewelle 60b an. Die 13B und 14B stellen den Übergang des Drehzahlsteuerfehlers (NE-Fehler) der Kurbelwelle 60a (2) als die Abgabewelle der Kraftmaschine 10 dar. Die 13C und die 14C stellen den Übergang des Drehmomentenkompensationsbetrags dar. Insbesondere gibt die durchgezogene Linie L53a in der 14C den Übergang des Drehmomentenkompensationsbetrags der Kurbelwelle 60a (2) an, und die abwechselnd lang- und kurzgestrichelte Linie L53b gibt den Übergang des Drehmomentenkompensationsbetrags der Drehzahl der Getriebeeingabewelle 60b (2) an. Bei dem Vergleichsbeispiel ist der Kompensationsbetrag „0”, da die Kompensation an sich nicht ausgeführt wird.
  • Wie dies in den 13A bis 13C und in den 14A bis 14C dargestellt ist, tritt Folgendes auf, wenn das Verlustdrehmoment der Kraftmaschinenabgabewelle (Kurbelwelle) im Zusammenhang mit der Änderung des Zustands der Kupplung stark geändert wird: ein großer Fehler (NE-Fehler) wird bei der Genauigkeit der Drehzahlsteuerung implementiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch die Drehmomentensteuerung ausgeführt, und somit ist der NE-Fehler stärker als bei dem Vergleichsbeispiel unterdrückt, und die Drehzahlsteuerung wird mit hoher Genauigkeit ausgeführt. Diese Drehmomentensteuerung ist speziell die Kompensation des gegenwärtigen Verlustdrehmoments durch die erste Kompensationseinheit B100a, die in der 6 dargestellt ist.
  • Wie dies bis zu diesem Zeitpunkt beschrieben ist, können die folgenden ausgezeichneten Wirkungen durch das Drehmomentensteuersystem bei dem Ausführungsbeispiel erhalten werden:
    • (1) Das Drehmomentensteuersystem (Kraftmaschinensteuereinheit 50), das bei einer Leistungsquelle (Kraftmaschine 10) angewendet wird, ist so aufgebaut, dass es drei Programme beinhaltet. Das erste Programm wird zum Schätzen des Wertes des Verlustdrehmoments (gegenwärtiges Verlustdrehmoment) zu einem relevanten Zeitpunkt verwendet. Der Wert des Verlustdrehmoments gibt die Gesamtsumme eines inneren Verlustes oder eines Verlustes im Inneren der Kraftmaschine 10 und eines äußeren Verlustes an, der aufgrund einer Last verbraucht wird, die von der Außenseite der Kraftmaschine 10 auf die Abgabewelle (Kurbelwelle) aufgebracht wird. Das erste Programm ist äquivalent zu einem Verfahren zum Schätzen eines gegenwärtigen Verlustdrehmoments oder der Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments. Das zweite Programm wird zum Berechnen eines Drehmoments verwendet, das zum Erhöhen der Drehzahl der Abgabewelle beiträgt, wenn das gegenwärtige Verlustdrehmoment (gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment) auf der Grundlage von Folgendem berechnet wird: das gegenwärtige Verlustdrehmoment und das Nenndrehmoment, das in der Abgabewelle erzeugt wird, wenn das gegenwärtige Verlustdrehmoment berechnet wird (gegenwärtiges Nenndrehmoment). Das zweite Programm ist äquivalent zu der Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments. Das dritte Programm wird zum Bestimmen eines Fehlers des gegenwärtigen Verlustdrehmoments (gegenwärtiger Verlustdrehmomentenfehler) auf der Grundlage des Fehlers zwischen der Drehzahl der Abgabewelle gemäß dem gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoment (geschätzter Wert) und einem gemessenen Wert (Grad des Fehlers) verwendet. Das dritte Programm ist äquivalent zu einer Einrichtung zum Anpassen eines gegenwärtigen Fehlers oder des Kalman-Filters B102. Der Kalman-Filter B102 ist insbesondere so aufgebaut, dass: in ihm ein Drehmoment eingegeben wird, das zu einer Erhöhung der Drehzahl der Abgabewelle beiträgt, wenn ein gefordertes Nenndrehmoment berechnet wird (gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment) und die Drehzahl der Abgabewelle bei dem entsprechenden Zeitpunkt; und er gibt einen Fehler des geforderten Nenndrehmoments ab (Fehler des geforderten Nenndrehmoments). Dieser Aufbau ermöglicht es, einen Fehler des Verlustdrehmoments (gegenwärtiger Verlustdrehmomentenfehler) mit hoher Genauigkeit und ohne Verwendung der vorstehend erwähnten Anpassung zu bestimmen. Dann ist es möglich, die genaue Größe des Verlustdrehmoments durch den berechneten Fehler des Verlustdrehmoments zu erfassen. Des Weiteren kann das Folgende durch Kompensieren des Fehlers des Verlustdrehmoments implementiert werden: das Nenndrehmoment und somit die Drehzahl und dergleichen können mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des Wertes gesteuert werden, der als das Ergebnis der Kompensation erhalten wird (kompensiertes gegenwärtiges Verlustdrehmoment).
    • (2) Der Drehmechanismus für die Abgabewelle (Pulsgeber, der an dem Kurbelwinkelsensor 10d angebracht ist) ist mit einem Sensor (Kurbelwinkelsensor 10d) versehen, um den Drehbetrieb der Abgabewelle direkt zu erfassen. Dann ist das Drehmomentensteuersystem mit dem folgenden Programm versehen: ein Programm zum Messen der Drehzahl der Abgabewelle auf der Grundlage der Sensorabgabe von diesem Sensor; insbesondere ein Programm zum Messen der Größe der Drehzahl der Abgabewelle in vorbestimmten Zeitintervallen (zum Beispiel in einem Zyklus von „8 ms” synchron mit dem Zyklus der Berechnung des geforderten Nenndrehmoments). Dieses Programm ist äquivalent zu der Berechnungseinheit F7. Dies ermöglicht es, einen gemessenen Wert der Drehzahl der Abgabewelle mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
    • (3) Das Drehmomentensteuersystem ist so aufgebaut, das es ein Programm zum Gewinnen eines gegenwärtigen Nenndrehmoments synchron mit der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments beinhaltet (in einem Verbrennungszyklus nach oder vor der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments). Dieses Programm ist äquivalent zu der Einheit B101 zum Schätzen des Nenndrehmoments. Dies ermöglicht es, das vorstehend genannte gegenwärtige Nenndrehmoment mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
    • (4) Als die vorstehend genannte Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments kann eine übernommen werden, die zum Schätzen des vorstehend genannten gegenwärtigen Verlustdrehmoments auf der Grundlage von Folgendem konfiguriert ist: die Abgabewellendrehzahl, der Einlassdruck, der Luftmassendurchsatz, die Temperatur des Körpers der Kraftmaschine 10 (erfassbar als die Kühlmitteltemperatur des Kraftmaschinenblocks) und der Zustand von Geräten, die durch die Kraftmaschine 10 angetrieben werden (verschiedene Parameter mit einem Einfluss auf den äußeren Verlust).
    • (5) Das Drehmomentensteuersystem ist so aufgebaut, das es das folgende Programm beinhaltet: ein Programm zum Gewinnen eines Nenndrehmoments (erzeugtes Drehmoment) auf der Grundlage der Drehzahl der Abgabewellen, des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, des Luftmassendurchsatzes und der Zündzeitgebung (geschätzt von einem Befehlswert für die Zündkerzen 15). Dies ermöglicht es, das vorstehend genannte gegenwärtige Nenndrehmoment mit hoher Genauigkeit zu erhalten.
    • (6) Der Kalman-Filter B102 ist so aufgebaut, dass er hauptsächlich die folgenden Verarbeitungsserien während der Leerlaufsteuerung konstant wiederholt: eine Verarbeitung zum Ersetzen eines gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments, das durch die Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet wird, durch Tq in der Beziehung „dNE/dt = Tq/I”; eine Verarbeitung zum Schätzen der Abgabewellendrehzahl, die dann erhalten wird, wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Ersetzen durch Tq (Vergleichszeit) als NE auf der Grundlage von Tq verstrichen ist; eine Verarbeitung zum Bestimmen des vorstehend genannten, gegenwärtigen Verlustdrehmomentenfehlers auf der Grundlage des Fehlers zwischen der geschätzten Drehzahl (geschätzte NE) und ihres gemessenen Wertes. Infolgedessen kann der vorstehend genannte Verlustdrehmomentenfehler als ein noch genauerer Wert erhalten werden. Er konvergiert an einen genauen Wert. Da zusätzlich die vorstehend beschriebene sich wiederholende Verarbeitung während der Leerlaufsteuerung konstant ausgeführt wird, kann der folgende Vorteil erzielt werden: während dieser Periode konvergiert der vorstehend genannte gegenwärtige Verlustdrehmomentenfehler an einen genauen Wert ohne Fehler. Auch wenn ein unvorhergesehener Fehler auftritt, wird nämlich die Kompensation ausgeführt, damit er sich einem genauen Wert annähert.
    • (7) Das Drehmomentensteuersystem ist so aufgebaut, das es das folgende Programm beinhaltet: ein Programm zum Kompensieren eines gegenwärtigen Verlustdrehmoments, das durch die Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments berechnet wird, und zwar auf der Grundlage eines gegenwärtigen Verlustdrehmomentenfehlers, der durch den Kalman-Filter B102 hergeleitet wird (folglich ein Kompensationswert zum Kompensieren des Fehlers). Dieses Programm ist äquivalent zu einer gegenwärtigen Kompensationseinrichtung oder der ersten Kompensationseinheit B100a. Dieser Aufbau ermöglicht es, einen Fehler des Verlustdrehmoments zu kompensieren (zu korrigieren), das durch den Kalman-Filter B102 berechnet wird, um ein noch genaueres Verlustdrehmoment zu erhalten. Infolgedessen ist es möglich, das Nenndrehmoment und damit die Drehzahl und dergleichen mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des Wertes zu steuern, der als das Ergebnis der Kompensation erhalten wird (kompensiertes gegenwärtiges Verlustdrehmoment).
    • (8) Die Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments ist so konfiguriert, dass sie ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment auf der Grundlage des kompensierten gegenwärtigen Verlustdrehmoments berechnet, das durch die erste Kompensationseinheit B100a kompensiert wird, und des vorstehend genannten gegenwärtigen Nenndrehmoments. Unter Verwendung eines kompensierten gegenwärtigen Verlustdrehmoments zum Herleiten des vorstehend genannten gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments, wie dies vorstehend erwähnt ist, ist es möglich, das vorstehend genannte gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment mit hoher Genauigkeit zu berechnen.
    • (9) Das Drehmomentensteuersystem ist so aufgebaut, das es das folgende Programm beinhaltet: ein Programm zum Gewinnen eines geforderten Nenndrehmoments, das die Größe des Nenndrehmoments angibt, und zwar auf der Grundlage des kompensierten gegenwärtigen Verlustdrehmoments, das durch die erste Kompensationseinheit B100a kompensiert wird. Das Nenndrehmoment soll die Abgabewellendrehzahl auf eine Solldrehzahl (Soll-NE) steuern, die ein Steuerungssollwert zurzeit der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments ist. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Einrichtung zum Gewinnen eines geforderten Nenndrehmoments oder des Schrittes S22 in der 5. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Abgabewellendrehzahl einfach und genau gesteuert wird.
    • (10) Das geforderte Nenndrehmoment ist ein Drehmoment, das zum Steuern der Abgabewellendrehzahl auf einen Steuerungssollwert erforderlich ist. Bei dem Schritt S22 in der 5 wird das vorstehend genannte geforderte Nenndrehmoment auf der Grundlage des Fehlers des gegenwärtigen Verlustdrehmoments bezüglich des Referenzverlustdrehmoments berechnet (Verlustdrehmomentenfehler). Das gegenwärtige Verlustdrehmoment stellt die Größe eines Verlustdrehmoments dar, das dann erzeugt wird, wenn die Abgabewellendrehzahl gleich dem Steuerungssollwert wird. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Abgabewellendrehzahl einfach und genau gesteuert wird.
    • (11) Das Drehmomentensteuersystem ist so aufgebaut, das es zwei Programme beinhaltet. Das erste Programm wird zum Schätzen eines Referenzverlustdrehmoments verwendet, das die Größe des Verlustdrehmoments bei der Solldrehzahl angibt. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Einrichtung zum Gewinnen eines Referenzverlustdrehmoments oder der Einheit B4 zum Schätzen des zweiten Verlustdrehmoments. Das zweite Programm wird zum Berechnen der Differenz zwischen dem Referenzverlustdrehmoment und dem vorstehend genannten gegenwärtigen Verlustdrehmoment verwendet, um den Verlustdrehmomentenfehler des gegenwärtigen Verlustdrehmoments relativ zu dem Referenzverlustdrehmoment zu bestimmen. Dieses Programm ist äquivalent zu der Einheit B5 zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers. Bei dem Schritt S22 in der 5 wird das vorstehend genannte geforderte Nenndrehmoment dadurch berechnet, dass alle folgenden addiert werden: ein gefordertes Bremsdrehmoment als eine Variable entsprechend einer Forderung von der Außenseite der Kraftmaschine 10 als eine Leistungsquelle (zum Beispiel eine Forderung von einem Fahrer, eine Forderung von einem Gerät, das durch die Kraftmaschine 10 angetrieben wird, etc.); ein kompensiertes gegenwärtiges Verlustdrehmoment, das durch die erste Kompensationseinheit B100a kompensiert wird; und ein Verlustdrehmomentenfehler, der durch die Einheit B5 zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers berechnet wird. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass genaue Drehzahlsteuerung einfach erreicht wird. Aus diesem Grund ist der Aufbau äußerst praktisch für die Abgabewellendrehzahlsteuerung.
    • (12) Um einen Zustand aufrecht zu erhalten oder zu erzeugen, in dem eine vorbestimmte Drehmomentenspanne (Reservedrehmoment) an der Drehmomentenerhöhungsseite der Zündzeitgebung vorgesehen ist, wird die folgende Maßnahme eingeleitet: die Zylinder 20 werden redundant mit Einlassluft durch eine ausreichende Menge versorgt, um einen Mangel aufgrund des Reservedrehmoments auszugleichen, und bei diesem Zustand wird die Zündzeitgebung bezüglich der Zylinder 20 gesteuert. Das Nenndrehmoment der Kraftmaschine 10 wird dadurch auf ein gefordertes Nenndrehmoment gesteuert. Eine Ausführung dieser Steuerung (der Drehmomentenreservesteuerung) ermöglicht es, dass das Reservedrehmoment in geeigneter Weise gelöscht wird, auch wenn eine Drehmomentenschwankung durch einen Antrieb einer fahrzeugeigenen Einheit oder dergleichen verursacht wird. Infolgedessen kann eine abrupte Drehmomentenschwankung auch mit einem hohen Ansprechverhalten (bei einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit) kompensiert werden.
    • (13) Das Drehmomentensteuersystem ist so aufgebaut, das es zwei Programme beinhaltet. Das erste Programm wird zum Bestimmen dessen verwendet, ob die Kraftmaschine 10 in einem vorbestimmten Betriebsmodus (Betriebsmodus für den Leerlaufbetrieb bei diesem Ausführungsbeispiel) betrieben wird oder nicht. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Einrichtung zum Bestimmen eines Betriebsmodus oder dem Schritt S11 in der 4. Das zweite Programm wird zum Bewirken einer Kompensation des gegenwärtigen Verlustdrehmoments durch die Verarbeitung in der 5 nur dann verwendet, während bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass die Kraftmaschine in dem vorbestimmten Betriebsmodus betrieben wird. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Einrichtung zum Ausführen einer Kompensation oder dem Schritt S12 in der 4. Somit wird eine Kompensationsverarbeitung in anderen Betriebsmodi nicht ausgeführt, bei denen eine Kompensationsverarbeitung überflüssig ist (ein Betrieb außer dem Leerlauf bei diesem Ausführungsbeispiel). Infolgedessen kann eine noch günstigere Steuerung unter Berücksichtigung auch des Einflusses einer Erhöhung der Rechenlast oder dergleichen erreicht werden, die im Zusammenhang mit der Kompensationsverarbeitung für das gegenwärtige Verlustdrehmoment verschlechtert wird.
    • (14) Des Weiteren gewährleistet dieser Aufbau, dass eine Kraftmaschine mit einem noch genaueren Drehmoment betrieben wird, und zwar auch in dem Leerlaufbetrieb, bei dem das Abgabedrehmoment klein ist.
    • (15) Als eine zu steuernde Leistungsquelle wird eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine 10) ausgewählt, die so aufgebaut ist, dass das Folgende implementiert wird: Kraftstoff wird in Zylindern 20 verbrannt, um ein Drehmoment in deren Abgabewelle zu erzeugen, und die Abgabewelle wird dadurch gedreht. Dies erleichtert ein Abgabemanagement (Drehmomentenmanagement) der Kraftmaschine 10 und somit ein Abgabemanagement eines Fahrzeugs, in dem die Kraftmaschine 10 angebracht ist.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann folgendermaßen abgewandelt werden:
    Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein gegenwärtiges Verlustdrehmoment geschätzt. Jedoch kann ein gegenwärtiges Verlustdrehmoment durch ein anderes Verfahren berechnet werden. Zum Beispiel ist der folgende Aufbau auch wirksam: ein Drehmechanismus für die Abgabewelle wird mit einem Drehmomentensensor zum Erfassen des Drehmoments der Abgabewelle (Drehmomentenmessvorrichtung) versehen; und das gegenwärtige Verlustdrehmoment wird auf der Grundlage der Sensorabgabe von dem Sensor oder dergleichen gemessen.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein gegenwärtiges Nenndrehmoment in einem Verbrennungszyklus vor oder nach der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments berechnet. Auch wenn ein gegenwärtiges Nenndrehmoment bei einem Zeitpunkt berechnet wird, der von der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments zeitlich entfernt ist, kann jedoch das gegenwärtige Nenndrehmoment mit einer relativ hohen Genauigkeit in einigen Fällen erhalten werden. Dies kann in einer Zeitperiode solange durchgeführt werden, in der der Wert des gegenwärtigen Nenndrehmoments relativ stabil ist. Bei einigen Anwendungen kann die folgende Maßnahme eingeleitet werden: es wird berechnet, wann die Größe eines Fehlers geschätzt werden kann, und er wird in geeigneter Weise kompensiert.
  • Wie dies in der 15 dargestellt ist, kann die Programmkonfiguration bezüglich der Berechnung des geforderten Nenndrehmoments, die in der 6 dargestellt ist, zusätzlich mit Programmen zum Kompensieren eines Referenzverlustdrehmoments versehen sein (Einheit B200 zum Berechnen eines Kompensationswertes und zweite Kompensationseinheit B200a).
  • Eine genauere Beschreibung wird vorgesehen. Wie dies in der 15 dargestellt ist, beinhaltet das Drehmomentensteuersystem (ECU 50) bei diesem Beispiel zwei Programme. Das erste Programm wird zum Bestimmen eines Kompensationswertes eines Referenzverlustdrehmoments in vorbestimmten Ausführungsintervallen auf der Grundlage des Fehlers zwischen der Abgabewellendrehzahl entsprechend dem gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoment und einer Solldrehzahl verwendet. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Einrichtung zum Herleiten eines Sollkompensationswertes oder der Einheit B200 zum Berechnen des Kompensationswertes. Das zweite Programm wird zum Kompensieren eines Referenzverlustdrehmoments unter Verwendung des Kompensationswertes des Referenzverlustdrehmoments verwendet. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Sollkompensationseinrichtung oder der zweiten Kompensationseinheit B200a. Die Einheit B5 zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers berechnet den vorstehend genannten Verlustdrehmomentenfehler relativ zu einem kompensierten Referenzverlustdrehmoment, das durch die zweite Kompensationseinheit B200a kompensiert wird. Insbesondere ist die Einheit B200 (Kompensationseinheit 2) zum Berechnen des Kompensationswertes außerdem so aufgebaut, dass sie einen Kalman-Filter B202 mit jenem Aufbau aufweist, der in der 7 dargestellt ist, und zwar ähnlich dem Kaiman-Filter B102. Jedoch wird in diesem Kalman-Filter B202 ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment eingegeben, das durch die Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet wird, und die Solldrehzahl zu diesem Zeitpunkt. Der Kalman-Filter B202 ist nämlich so aufgebaut, dass er hauptsächlich die folgenden Verarbeitungsserien während einer Leerlaufsteuerung konstant wiederholt: eine Verarbeitung zum Ersetzen eines gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments, das durch die Einheit B101a zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechnet wird, durch Tq in der Beziehung „dNE/dt = Tq/I”: Verarbeiten einer Schätzung der Abgabewellendrehzahl bei einem Auftreten eines Vergleichszeitpunktes, der ein Zeitpunkt ist, bei dem eine vorbestimmte Zeit nach dem Ersetzen durch Tq verstrichen ist, und zwar als NE auf der Grundlage von Tq; und Verarbeiten einer Bestimmung eines Kompensationswertes für das Referenzverlustdrehmoment auf der Grundlage des Fehlers zwischen der geschätzten Drehzahl (geschätzte NE) und einer Solldrehzahl.
  • Bei diesem Aufbau wird das vorstehend genannte Referenzverlustdrehmoment mit einem derartigen Kompensationswert für das Referenzverlustdrehmoment (Kompensationswert des Referenzverlustdrehmoments) bezüglich des Kompensierens des Drehzahlfehlers einer gegenwärtigen Drehzahl relativ zu einer Solldrehzahl kompensiert. Aus diesem Grund wird das Folgende implementiert: auch wenn ein Fehler zwischen der Istabgabewellendrehzahl und einem Sollwert bei einem stationären Betriebszustand erzeugt wird (zum Beispiel ein stationärer Zustand bei der Soll-NE1 und der Soll-NE2, wie dies in der 11 dargestellt ist), wird er in geeigneter Weise kompensiert. Infolgedessen wird die Abgabewellendrehzahl noch genauer auf einen Sollwert gesteuert.
  • Um die vorstehend genannte Drehmomentenreservesteuerung durchzuführen, ist auch ein Aufbau wirksam, der das folgende Programm (Einrichtung zum Steuern der Drehmomentenreserve) oder dergleichen aufweist. Dieses Programm wird verwendet, um: den vorstehend genanten Steuerungssollwert des Luftmassendurchsatzes (Sollluftmassendurchsatz) auf der Grundlage des geforderten Nenndrehmoments zu bestimmen, das durch den Aufbau gemäß der 6 berechnet wird; und des Weiteren einen Steuerungssollwert der Zündzeitgebung (Sollzündzeitgebung) auf der Grundlage eines geforderten Nenndrehmoments zu bestimmen, das durch den Aufbau gemäß der 15 berechnet wird. Der Sollmassenluftdurchsatz wird zum Beispiel durch die Verarbeitung gemäß der 5 berechnet. Die Sollzündzeitgebung wird zum Beispiel durch die Verarbeitung gemäß der 9 berechnet. Dieser Aufbau kann in einfacher Weise zum Beispiel durch Vorsehen des Aufbaus gemäß der 15 mit einer Einrichtung zum geeigneten Schalten der Einheit B200 zum Berechnen des Kompensationswertes oder der zweiten Kompensationseinheit B200a zwischen einem aktivierten Zustand und einem deaktivierten Zustand für eine Kompensationsverarbeitung erreicht werden. (Beispiele einer derartigen Einrichtung beinhalten einen Merker, einen Schalter und dergleichen).
  • Bei diesem Aufbau wird der folgende Vorteil erzielt: wenn ein Steuerungssollwert der Zündzeitgebung berechnet wird, um ein endgültiges Nenndrehmoment zu bestimmen, wird eine Kompensation durch die Einheit B200 zum Berechnen des Kompensationswertes oder die zweite Kompensationseinheit B200a ausgeführt, und ein genaues Drehmoment wird berechnet; und bei der Verarbeitung der Berechnung des Sollluftmassendurchsatzes wird die Kompensationsverarbeitung durch die Einheit B200 zum Berechnen des Kompensationswertes oder die zweite Kompensationseinheit B200a nicht ausgeführt. Aus diesem Grund kann ein Sollluftmassendurchsatz durch ein einfacheres Berechnungsverfahren bestimmt werden. Bei der Verarbeitung zum Berechnen eines Sollwertes des Luftmassendurchsatzes wird infolgedessen eine Rechenlast (Computerlast) reduziert, und somit wird eine Zeit verkürzt, die für die Verarbeitung erforderlich ist.
  • Außerdem ist es wirksam, die Eingabeseite der Einheit B5 zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers bei dem Aufbau gemäß der 6 zu konstruieren, wie dies in der 16 dargestellt ist. Bei diesem Beispiel, wie es in der 16 dargestellt ist, wird zum Beispiel eine Einheit B41 zum Schätzen eines dritten Verlustdrehmoments anstelle der Einheit B4 zum Schätzen des zweiten Verlustdrehmoments übernommen, wie sie in der 6 dargestellt ist. Nachfolgend wird die Konfiguration der Einheit B41 zum Schätzen des dritten Verlustdrehmoments unter Bezugnahme auf die 17 detailliert beschrieben.
  • Wie dies in der 17 dargestellt ist, ist die Einheit B41 zum Schätzen des dritten Verlustdrehmoments hauptsächlich durch Folgendes aufgebaut: eine Einheit B41a zum Schätzen des Luftmassendurchsatzes, um einen Luftmassendurchsatz auf der Grundlage einer Abgabewellendrehzahl zu schätzen; und eine Einheit B41b zum Schätzen eines Verlustdrehmoments, um ein Verlustdrehmoment auf der Grundlage der Abgabewellendrehzahl und eines Luftmassendurchsatzes zu schätzen. Insbesondere kann ein vorbestimmtes Kennfeld (das zum Beispiel in dem ROM oder dergleichen gespeichert ist; eine mathematische Formel ist auch akzeptabel) als die Einheit B41a zum Schätzen des Luftmassendurchsatzes verwendet werden. In diesem Kennfeld ist ein geschätzter Wert des Verlustdrehmoments im Voraus hinsichtlich der jeweiligen Abgabewellendrehzahl anhand von Experimenten oder dergleichen geschrieben. Wenn eine Abgabewellendrehzahl (gegenwärtige Drehzahl) bei einem relevanten Zeitpunkt in dieser Einheit B41a zum Schätzen des Luftmassendurchsatzes eingegeben wird, wird der Luftmassendurchsatz (gegenwärtiger Luftmassendurchsatz, g/rev) bei der Drehzahl (gegenwärtige NE) abgegeben. Wenn eine Solldrehzahl als ein Steuerungssollwert bei einem relevanten Zeitpunkt eingegeben wird, wird ein Luftmassendurchsatz (Sollluftmassendurchsatz, g/rev) bei der Solldrehzahl abgegeben.
  • Bei diesem Beispiel werden ein gegenwärtiger Luftmassendurchsatz und ein Sollluftmassendurchsatz berechnet (umgekehrt abgegeben), und zwar durch einen gemeinsamen Umkehrabschnitt (Einheit B41a zum Schätzen des Luftmassendurchsatzes). Eingaben bezüglich einer gegenwärtigen Drehzahl, das heißt die gegenwärtige Drehzahl und der gegenwärtige Luftmassendurchsatz werden als erste Signale (A) angenommen. Eingaben bezüglich der Solldrehzahl, nämlich der Solldrehzahl und des Sollluftmassendurchsatzes werden als zweite Signale (B) angenommen. Die Abgaben (erste und zweite Signale) der Einheit B41a zum Schätzen des Luftmassendurchsatzes werden in die vorstehend genannte Einheit B41b zum Schätzen des Verlustdrehmoments eingegeben (zum Beispiel ein Kennfeld, mathematische Formel oder dergleichen). Hinsichtlich diesen individuellen Eingaben, nämlich der ersten Eingabe (A) und der zweiten Eingabe (B) werden ein gegenwärtiges Verlustdrehmoment (A) und ein Referenzverlustdrehmoment (B) entsprechend erhalten. In der Einheit B5 zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers wird daher die Differenz zwischen dem gegenwärtigen Verlustdrehmoment und dem Referenzverlustdrehmoment als der vorstehend erwähnte Verlustdrehmomentenfehler berechnet.
  • Dieser Aufbau ermöglicht es, einen Berechnungsfehler auszulöschen, wenn der Fehler zwischen beiden Werten in der Einheit B5 zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers berechnet wird. Infolgedessen ist es möglich, einen noch genaueren Fehler zu berechnen und somit die Drehzahl noch genauer zu steuern.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Verzögerungssteuerung beim Antreiben des Drosselventils 33 ausgeführt. Jedoch ist die Ausführung dieser Verzögerungssteuerung nicht unentbehrlich, und das Öffnen des Drosselventils 33 kann auf der Grundlage der Solldrosselventilöffnung bei jedem Zeitpunkt durch Vorsehen einer Verzögerungszeit gesteuert werden. Außerdem kann bei diesem Aufbau hauptsächlich die vorstehend genannte Drehmomentenreservesteuerung ähnlich ausgeführt werden.
  • Die Beschreibung des vorstehend genannten Ausführungsbeispieles wurde für die Drehzahlsteuerung an einer Abgabewelle im Leerlaufbetriebsmodus vorgesehen. Jedoch ist die Erfindung nicht auf den Aufbau beschränkt, bei dem die Drehzahlsteuerung in dem Leerlaufbetriebsmodus ausgeführt wird, und es kann so aufgebaut sein, dass die vorstehend erwähnte Verlustdrehmomentenkompensation (zumindest eine Kompensationsverarbeitung für das gegenwärtige Verlustdrehmoment) in irgendeinem anderen Betriebsmodus ausgeführt wird. Hauptsächlich kann die Verlustdrehmomentenkompensation gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgeführt werden, und somit kann die Genauigkeit der Steuerung der Abgabewellendrehzahl in irgendeinem Betriebsmodus verbessert werden, solange die Abgabewellendrehzahl in dem Modus gesteuert wird. Es muss nicht gesagt werden, dass die Erfindung so aufgebaut sein kann, dass die vorstehend genannte Verlustdrehmomentenkompensation konstant ausgeführt wird, ohne dass sich auf einen spezifischen Betriebsmodus beschränkt wird.
  • Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die Drehzahlsteuerung einer Abgabewelle beschränkt. Sie ist in wirksamer Weise auf einen breiten Bereich der Nenndrehmomentensteuerung anwendbar, einschließlich einer Steuerung außer der Steuerung der Drehzahl der Abgabewelle. In diesem Fall ist ein Aufbau wirksam, der ein Programm (eine Drehmomentensteuereinrichtung) beinhaltet, die die Verarbeitung des Schrittes S22 gemäß der 5 bei dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel durchführt. Wenn nämlich die Größe des Nenndrehmoments, das in einer Abgabewelle erzeugt wird, gesteuert wird, ist in diesem Programm ein kompensiertes gegenwärtiges Verlustdrehmoment integriert, das durch die erste Kompensationseinheit B100a kompensiert wird, um einen Steuerungssollwert von diesem Nenndrehmoment zu bestimmen.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die folgende Verarbeitung ausgeführt: ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment wird auf der Grundlage eines gegenwärtigen Verlustdrehmoments als der Abgabewert der Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments berechnet; und des Weiteren wird dieser Wert (gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment) als eine Eingabe in den Kalman-Filter B102 oder in dem Kalman-Filter B202 verwendet. Die Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann sie so aufgebaut sein, dass die folgende Verarbeitung ausgeführt wird: die Abgabeleitung von der Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments wird nicht abgezweigt und stattdessen wird ein Duplikat (Simulationseinrichtung) der Einheit B3 zum Schätzen des ersten Verlustdrehmoments separat vorgesehen; und das vorstehend genannte gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment wird auf der Grundlage des gegenwärtigen Verlustdrehmoments als der Abgabewert des Duplikates berechnet.
  • Die Beschreibung der Konfiguration und des Betriebs des Drehmomentensteuersystems (ECU 50) bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel beruht auf der Annahme, dass die vorstehend beschriebene Anpassungsverarbeitung hinsichtlich des Schätzfehlers des Verlustdrehmoments nicht ausgeführt wird. Stattdessen kann die Erfindung so aufgebaut sein, dass eine derartige Anpassungsverarbeitung auch zusammen mit der vorstehend beschriebenen Kompensation des Verlustdrehmoments ausgeführt wird. Angepasste Werte werden zum Beispiel in dem EEPROM gespeichert.
  • Die Erfindung kann auch auf Fälle angewendet werden, bei denen die Drehmomentenreservesteuerung nicht unentbehrlich ist. Auch wenn die Drehmomentenreservesteuerung nicht ausgeführt wird, kann die Genauigkeit der Steuerung der Abgabewellendrehzahl durch Anwenden der Erfindung verbessert werden.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet einen allgemein bekannten Kalman-Filter, bei dem es wichtig ist, dass er einfach implementiert wird. Stattdessen kann ein gegenwärtiger Verlustdrehmomentenfehler durch irgendein anderes Verfahren berechnet werden. Dieselbe Wirkung oder eine Wirkung mit derselben Größenordnung, wie sie unter (1) beschrieben sind, kann nämlich ohne Verwendung der als im Allgemeinen bezeichneten Kalman-Filter erhalten werden. Dies wird durch angemessenes Integrieren des folgenden Prinzips (Prozesses) in ein Programm, eine Schaltung oder dergleichen bewirkt: die Drehzahl einer Abgabewelle wird bei einem Auftreten eines Vergleichszeitpunktes geschätzt, der ein Zeitpunkt ist, bei dem eine vorbestimmte Zeit nach der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments verstrichen ist, und zwar auf der Grundlage des gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments; die geschätzte Drehzahl der Abgabewelle und der gemessene Wert der Abgabewellendrehzahl bei dem Auftreten des Vergleichszeitpunktes werden miteinander verglichen; und der vorstehend genannte gegenwärtige Verlustdrehmomentenfehler wird auf der Grundlage des Grades (Differenz, Verhältnis oder dergleichen) eines Fehlers zwischen diesen bestimmt. In diesem Fall wird die vorstehend genannte, geschätzte Drehzahl als NE insbesondere durch Ersetzen des vorstehend genannten, gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments durch Tq in der Beziehung „dNE/dt = Tq/I” und eines vorbestimmten Wertes (zum Beispiel ein Designwert) durch I berechnet. Dies kann dadurch implementiert werden, dass lediglich hauptsächlich eine mathematische Formel in ein Programm, eine Schaltung oder dergleichen integriert wird; daher kann dieser Aufbau noch einfacher implementiert werden.
  • Die Art der zu steuernden Leistungsquelle ist beliebig. Wenn jedoch die Erfindung auf die allgemeine Konfiguration eines Fahrzeugsystems angewendet wird, das gegenwärtig praktisch verwendet wird, dann ist dies besonders wirksam. In diesem Fall ist die zu steuernde Leistungsquelle aus einem der folgenden oder aus einer Kombination davon (eine so genannte Hybridkraftmaschine) aufgebaut: eine Brennkraftmaschine (eine Verbrennungskraftmaschine oder eine Kraftmaschine mit externer Verbrennung), die ein Nenndrehmoment in einer Abgabewelle unter Verwendung einer Energie durch Verbrennung erzeugt; und ein Elektromotor, der einen Drehmoment in einer Abgabewelle unter Verwendung von elektrischer Energie erzeugt. Für die Brennkraftmaschine ist die Erfindung auf eine Direkteinspritzbenzinkraftmaschine, eine Dieselkraftmaschine und dergleichen und auch auf die vorstehend erwähnte Einlasskanaleinspritz-Benzinkraftmaschine (Einlassanschlusseinspritz-Benzinkraftmaschine) anwendbar.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel und die Abwandlungen beruhen auf der Annahme, dass verschiedene Softwareteile (Programme) verwendet werden. Stattdessen können dieselben Funktionen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, durch Hardware wie zum Beispiel durch eine dedizierte Schaltung implementiert werden.
  • Ein Drehmomentensteuersystem zum Steuern einer Leistungsquelle ist so aufgebaut, dass es drei Programme beinhaltet. Das erste Programm wird zum Schätzen des Wertes des Verlustdrehmoments bei einem relevanten Zeitpunkt (gegenwärtiges Verlustdrehmoment) verwendet, wobei das Verlustdrehmoment die Gesamtsumme eines inneren Verlustes und eines äußeren Verlustes angibt. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Einheit zum Schätzen eines ersten Verlustdrehmoments. Das zweite Programm wird zum Berechnen eines Drehmomentenbeitrags zum Erhöhen der Drehzahl einer Abgabewelle zu dem Zeitpunkt der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments auf der Grundlage des Folgenden verwendet: das gegenwärtige Verlustdrehmoment und das Nenndrehmoment, das in der Abgabewelle erzeugt wird, und zwar zu dem Zeitpunkt der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments. Dieses Programm ist äquivalent zu einer Einheit zum Berechnen eines Drehzahlbeitragsdrehmoments. Das dritte Programm wird zum Bestimmen eines Fehlers des gegenwärtigen Verlustdrehmoments auf der Grundlage des Fehlers zwischen der Drehzahl der Abgabewelle entsprechend dem gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoment und seinem gemessenen Wert verwendet. Dieses Programm ist äquivalent zu einem Kalman-Filter.

Claims (16)

  1. Drehmomentensteuersystem, das bei einer Leistungsquelle (10) angewendet wird, die so aufgebaut ist, dass ein Drehmoment in einer Abgabewelle (60a) zum Drehen der Abgabewelle (60a) erzeugt wird, mit: einer Einrichtung (B3) zum Ermitteln eines gegenwärtigen Verlustdrehmoments, die ein gegenwärtiges Verlustdrehmoment schätzt oder misst, welches aus einem internen Verlust der Leistungsquelle (10) und einem externen Verlust aufgrund einer Last besteht, die von einer Außenseite der Leistungsquelle (10) auf die Abgabewelle (60a) aufgebracht wird; einer Einrichtung (B101a) zum Berechnen eines gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments, um aus dem gegenwärtigen Verlustdrehmoment und einem gegenwärtigen Nenndrehmoment, das auf die Abgabewelle (60a) aufgebracht wird, ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment zu berechnen, das die Drehzahl der Abgabewelle (60a) erhöht; und einer Einrichtung (B102) zum Schätzen eines gegenwärtigen Fehlers, um einen gegenwärtigen Verlustdrehmomentschätzfehler auf der Grundlage einer Abweichung der Drehzahl der Abgabewelle (60a) zwischen einer geschätzten Drehzahl auf der Grundlage des gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments und einer Istdrehzahl zu schätzen, wobei die Einrichtung (B102) zum Schätzen des gegenwärtigen Fehlers die Drehzahl der Abgabewelle (60a) auf der Grundlage eines durch die Einrichtung (B101a) zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments berechneten, gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoments bei einem Auftreten eines Vergleichszeitpunktes schätzt, der ein Zeitpunkt ist, bei dem eine vorbestimmte Zeit nach der Berechnung des gegenwärtigen Verlustdrehmoments verstrichen ist, und des Weiteren die geschätzte Drehzahl der Abgabewelle (60a) mit der Istdrehzahl der Abgabewelle (60a) bei einem Auftreten des Vergleichszeitpunktes vergleicht und den gegenwärtigen Verlustdrehmomentenfehler auf der Grundlage der Abweichung zwischen diesen schätzt, wobei die Einrichtung (B102) zum Schätzen des gegenwärtigen Fehlers die geschätzte Drehzahl durch eine Gleichung „dNE/dt = Tq/I” berechnet, wobei NE die geschätzte Drehzahl ist, Tq das gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment ist und I ein vorbestimmter Wert ist.
  2. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung (B102) zum Schätzen des gegenwärtigen Fehlers die Schätzung während des Vorliegens einer vorbestimmten Ausführungsbedingung wiederholt ausführt, wobei die Schätzung eine Verarbeitungsreihe einschließlich des Folgenden ist: Schätzen der Drehzahl der Abgabewelle (60a) bei einem Auftreten des Vergleichszeitpunktes auf der Grundlage der Gleichung „dNE/dt = Tq/I”; und Schätzen des gegenwärtigen Verlustdrehmomentenfehlers auf der Grundlage der Abweichung zwischen der geschätzten Drehzahl und einer Istdrehzahl.
  3. Drehmomentensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, des Weiteren mit: einer Anpassungseinrichtung (B100a) zum Anpassen eines gegenwärtigen Verlustdrehmoments auf der Grundlage eines geschätzten gegenwärtigen Verlustdrehmomentenfehlers, der durch die Einrichtung (B102) zum Schätzen des gegenwärtigen Fehlers hergeleitet ist.
  4. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 3, wobei die Einrichtung (B101a) zum Berechnen des Drehzahlbeitragsdrehmoments das gegenwärtige Drehzahlbeitragsdrehmoment auf der Grundlage eines durch die Anpassungseinrichtung (B100a) angepassten gegenwärtigen Verlustdrehmoments und des gegenwärtigen Nenndrehmoments berechnet.
  5. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 3 oder 4, des Weiteren mit: einer Einrichtung (S22) zum Festlegen eines geforderten Nenndrehmoments, um auf der Grundlage des angepassten gegenwärtigen Verlustdrehmoments ein gefordertes Nenndrehmoment festzulegen, das zum Steuern der Drehzahl auf die Solldrehzahl erforderlich ist.
  6. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 5, des Weiteren mit: einer Einrichtung (B4) zum Schätzen eines Referenzverlustdrehmoments, um ein Referenzverlustdrehmoment zu schätzen, das die Größe des Verlustdrehmoments bei der Solldrehzahl angibt; und einer Einrichtung (B5) zum Berechnen eines Verlustdrehmomentenfehlers, um eine Differenz zwischen einem Referenzverlustdrehmoment, das durch die Einrichtung (B4) zum Schätzen des Referenzverlustdrehmoments geschätzt wird, und einem gegenwärtigen Verlustdrehmoment zu berechnen, das durch die Einrichtung (B3) zum Ermitteln des gegenwärtigen Verlustdrehmoments ermittelt wird, um den Verlustdrehmomentenfehler des gegenwärtigen Verlustdrehmoments relativ zu dem Referenzverlustdrehmoment zu bestimmen, wobei die Einrichtung (S22) zum Festlegen des geforderten Nenndrehmoments das geforderte Nenndrehmoment als eine Summe von Folgendem festlegt: ein von der Leistungsquelle (10) zu bewirkendes Bremsdrehmoment, das von der Außenseite angefordert wird; ein angepasstes gegenwärtiges Verlustdrehmoment, das durch die Anpassungseinrichtung (B100a) angepasst wird; und ein Verlustdrehmomentenfehler, der durch die Einrichtung (B5) zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers berechnet wird.
  7. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 6, des Weiteren mit: einer Einrichtung (B200) zum Berechnen einer Sollkompensation, um den Referenzverlustdrehmomentenmodellfehler auf der Grundlage des Fehlers zwischen der Drehzahl der Abgabewelle (60a), die zu dem gegenwärtigen Drehzahlbeitragsdrehmoment korrespondiert, und der Solldrehzahl dann zu berechnen, wenn eine vorbestimmte Ausführungsbedingung erfüllt ist, oder zu vorbestimmten Ausführungsintervallen; und einer Sollkompensationseinrichtung (B200a) zum Kompensieren des Referenzverlustdrehmoments unter Verwendung eines Referenzverlustdrehmomentenkompensationswertes, der durch die Einrichtung (B200) zum Berechnen der Sollkompensation bestimmt wird, wobei die Einrichtung (B5) zum Berechnen des Verlustdrehmomentenfehlers den Verlustdrehmomentenfehler relativ zu einem kompensierten Referenzverlustdrehmoment berechnet, das durch die Sollkompensationseinrichtung (B200a) kompensiert wird.
  8. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 7, wobei die Einrichtung (B200) zum Berechnen der Sollkompensation eine Verarbeitungsreihe einschließlich des Folgenden wiederholt ausführt: Schätzen der Drehzahl der Abgabewelle (60a) bei einem Auftreten eines Vergleichszeitpunktes auf der Grundlage der Gleichung „dNE/dt = Tq/I”, wobei Tq das gegenwärtige Beitragsdrehmoment ist; und Schätzen eines Referenzverlustdrehmomentenfehlers auf der Grundlage der Abweichung zwischen der geschätzten Drehzahl und einer Solldrehzahl während des Vorliegens einer vorbestimmten Ausführungsbedingung.
  9. Drehmomentensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Einrichtung (B5) zum Berechnen des Referenzverlustdrehmomentenfehlers das gegenwärtige Verlustdrehmoment und das Referenzverlustdrehmoment verwendet, die jeweils aus der gegenwärtigen Drehzahl und der Solldrehzahl umgewandelt werden.
  10. Drehmomentensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Leistungsquelle (10) eine Funkenzündungskraftmaschine ist, die so aufgebaut ist, das Kraftstoff in einem Zylinder (20) durch ein vorbestimmtes Zündverfahren gezündet wird und ein Drehmoment in der Abgabewelle (60a) durch diese Verbrennung des Kraftstoffes erzeugt wird, und des Weiteren mit: einer Drehmomentenreservesteuereinrichtung (S31–S34) für die Leistungsquelle (10), die so aufgebaut ist, dass zum Aufrechterhalten oder Erzeugen eines Zustandes, bei dem ein Drehmomenteninkrement durch eine Zündzeitgebung ermöglicht wird, eine Einlassluft übermäßig zu dem Zylinder (20) der Verbrennung zugeführt wird; und wenn die Zündzeitgebung bezüglich des Zylinders (20) zum Steuern des Nenndrehmoments der Brennkraftmaschine (10) auf das geforderte Nenndrehmoment in diesem Zustand gesteuert wird, wird ein Steuerungssollwert des Luftmassendurchsatzes nicht auf der Grundlage eines kompensierten Referenzverlustdrehmoments bestimmt, das durch die Sollkompensationseinrichtung (B200a) kompensiert wird, sondern auf der Grundlage eines kompensierten, gegenwärtigen Verlustdrehmoments, das durch die gegenwärtige Kompensationseinrichtung (B100a) kompensiert wird, und des Weiteren wird ein Steuerungssollwert der Zündzeitgebung auf der Grundlage eines kompensierten, gegenwärtigen Verlustdrehmoments, das durch die gegenwärtige Kompensationseinrichtung (B100a) kompensiert wird, und eines kompensierten Referenzverlustdrehmoments bestimmt, das durch die Sollkompensationseinrichtung (B200a) kompensiert wird.
  11. Drehmomentensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, des Weiteren mit: einer Anpassungseinrichtung (B100a), die eine Anpassung nur in einem vorbestimmten Betriebsmodus ausführt.
  12. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 11, wobei der vorbestimmte Betriebsmodus ein Betriebsmodus zum Steuern der Drehzahl der Abgabewelle (60a) ist.
  13. Drehmomentensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, des Weiteren mit: einer Drehmomentensteuereinrichtung (50), um dann, wenn die Größe des in der Abgabewelle (60a) erzeugten Nenndrehmoments gesteuert wird, ein kompensiertes gegenwärtiges Verlustdrehmoment zu integrieren, das durch die gegenwärtige Kompensationseinrichtung (B100a) kompensiert wird, um einen Steuerungssollwert des Nenndrehmoments zu bestimmen.
  14. Drehmomentensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Leistungsquelle (10) aus irgendeiner der folgenden oder aus einer Kombination davon aufgebaut ist: eine Brennkraftmaschine zum Erzeugen eines Nenndrehmoments in der Abgabewelle (60a) unter Verwendung von Verbrennungsenergie; und einem Elektromotor zum Erzeugen eines Nenndrehmoments in der Abgabewelle (60a) unter Verwendung von elektrischer Energie.
  15. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei: ein Fehler eines geforderten Nenndrehmoments unter Verwendung eines Kalman-Filters (B102) geschätzt wird, in den ein gegenwärtiges Drehzahlbeitragsdrehmoment, das zu einer Erhöhung der Drehzahl beiträgt, und eine gegenwärtige Abgabewellendrehzahl eingegeben werden, und der Fehler des geforderten Nenndrehmoments zum Steuern der Abgabewellendrehzahl auf die Solldrehzahl verwendet wird.
  16. Drehmomentensteuersystem gemäß Anspruch 15, wobei das geforderte Nenndrehmoment ein Drehmoment ist, das zum Steuern der Drehzahl der Abgabewelle (60a) auf einen Steuerungssollwert erforderlich ist.
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