DE102010043234A1

DE102010043234A1 - Motorsteuersystem mit einem Algorithmus zur Aktuatorsteuerung

Info

Publication number: DE102010043234A1
Application number: DE102010043234A
Authority: DE
Inventors: Sumitaka Kariya city Ikeda; Koji Kariya-City Ishizuka; Yoshimitsu Kariya-city Takashima; Satoru Kariya-city Sasaki; Kazuhiro Kariya-city Higuchi; Youhei Kariya-city Morimoto; Mitsuhiro Kariya-city Nishimura; Masahiro Kariya-city Asano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: CN102052184B; US8649955B2; JP2011094587A; CN102052184A; JP4924693B2; DE102010043234B4; US20110106398A1

Abstract

Eine Motorsteuervorrichtung, die in Automobilfahrzeugen angewendet werden kann. Die Motorsteuervorrichtung ist mit mindestens einem, einem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters oder einer gesteuerten Variablen ausgestattet. Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters definiert Verbrennungszustände des Motors, die notwendig sind, um benötigte Werte von Werten bezüglich einer Motorausgabe, wie etwa Abgasemissionen, zu erreichen. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen definiert, wie Aktuatoren für eine Operation des Motors zu betreiben sind, um gewünschte Verbrennungszustände des Motors zu erreichen. Das Verwenden des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters oder einer gesteuerten Variablen erreicht ein simultanes Übereinstimmen der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit benötigten Werten, ohne einer gegenseitigen Beeinflussung zwischen Verbrennungsparametern, die mit den Verbrennungszuständen verknüpft sind. Die Motorsteuervorrichtung arbeitet ebenso, um Sollwerte von Verbrennungsparametern bezüglich der Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer Antwortverzögerung eines Verbrennungsparameters bezüglich der Luft zu korrigieren, wodurch die Genauigkeit eines Erreichens von benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe sichergestellt wird.

Description

QUERBEZUG AUF VERWANDTE DOKUMENTE
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-251865 , eingereicht am 2. November 2009, wobei deren Offenbarung hier durch Bezugnahme enthalten ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Motorsteuersystem, das in Automobilfahrzeugen angewendet werden kann, und ausgelegt ist, einen Algorithmus zum Steuern von Operationen von Aktuatoren zu verwenden, wie etwa einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung und einem EGR-(Abgasrückführungs-)Ventil, um einen Verbrennungszustand von Kraftstoff in einer Verbrennungskraftmaschine zu regulieren, und ebenso Ausgabecharakteristiken des Motors zu steuern.
2. Stand der Technik
Es sind Motorsteuersysteme bekannt, die gesteuerte Variablen bestimmen, wie etwa die in den Motor einzuspritzende Kraftstoffmenge (die ebenso als eine Einspritzmenge bezeichnet wird), der Einspritzzeitpunkt, die Menge eines Anteils von Abgas, das in den Einlass des Motors rückzuführen ist (was ebenso nachstehend als ein EGR-Betrag bezeichnet wird), der Ladedruck, die Menge von Ansaugluft, der Zündzeitpunkt, und ein Öffnungs-/Schließzeitpunkt von Ansaug- und Auslassventilen, um einen Wert bezüglich der Motorausgabe, wie etwa die Menge von Abgasen, beispielsweise NOx oder CO, das durch den Motor ausgegebene Moment, oder der spezifische Kraftstoffverbrauch (oder Kraftstoffeffizienz), mit einem benötigten Wert in Übereinstimmung zu bringen.
Die meisten der Motorsteuersysteme sind mit einem Steuerkennfeld ausgestattet, das optimale Werte beispielsweise einer Sollmenge von in den Motor einzuspritzendem Kraftstoff für entsprechende benötigte Werte bezüglich der Motorausgabe speichert. Das Steuerkennfeld wird gewöhnlicher Weise durch Anpassungstests bzw. Versuche zusammengestellt, die durch einen Motorhersteller durchgeführt werden. Die Motorsteuersysteme arbeiten, um die gesteuerte Variable zu berechnen, die notwendig ist, um den benötigten Wert bezüglich einer Motorausgabe durch Verwenden des Steuerkennfeldes zu erreichen, und ein Steuersignal zu einem entsprechenden Aktuator auszugeben, um die gesteuerte Variable zu erreichen.
Das Zusammenstellen des Steuerkennfeldes benötigt in der Regel eine große Anzahl von Anpassungstests, sodass die Anpassungstests zusammen einen signifikanten Zeitaufwand verbrauchen. Die Anpassungstestarbeit und die Kennfeld-Zusammenstellarbeit bürden daher Steuersystemherstellern eine hohe Last auf. Insbesondere gilt, dass wenn das Steuerkennfeld hinsichtlich jeder von Umweltbedingungen zusammengestellt wurde, wie etwa der Temperatur eines Motorkühlmittels und der Außenlufttemperatur, es eine große Anzahl von Anpassungstests benötigt, die eine große Belastung für die Steuersystemhersteller darstellen.
Die Anpassungstests bzw. Versuche werden gewöhnlich für jeden der unterschiedlichen Werte bezüglich der Motorausgabe durchgeführt. Dies führt meist zu Beeinträchtigungen zwischen den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen, wenn einer der Werte bezüglich einer Motorausgabe dessen benötigten Wert erreicht, ein weiterer Wert bezüglich der Motorausgabe von dessen benötigtem Wert abweicht, während wenn ein weiterer Wert bezüglich der Motorausgabe auf den benötigten Wert gebracht wird, der vorstehend genannte der Werte bezüglich der Motorausgabe von dem benötigten abweicht. Es ist daher sehr schwierig, die unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe gleichzeitig in Übereinstimmung mit den Sollwerten zu bringen.
Die japanischen Patenterstveröffentlichungen Nr. 2008-223643 und 2007-77935 offenbaren Motorsteuersysteme, die einen Sollwert eines Drucks in einem Zylinder des Motors (d. h. ein Verbrennungsparameter) basierend auf einem Wert eines Moments des Motors, das der Motor ausgeben muss, berechnen, und den Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Ansaug- und Auslassventile sowie die in den Motor einzuspritzende Kraftstoffmenge (d. h. gesteuerte Variablen von Aktuatoren) anpassen, um so den Zylinderinnendruck in Übereinstimmung mit dem Sollwert zu bringen.
Die vorstehenden Motorsteuersysteme benötigten jedoch experimentelle Erprobungs-Optimalwerte des Zylinderinnendrucks für entsprechende benötigte Werte eines Ausgabemoments des Motors durch die Anpassungstests, um das Steuerkennfeld aufzustellen, was viel Zeit benötigt. Die Motorsteuersysteme begegnen ebenso dem Problem der Beeinträchtigung zwischen den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen dadurch, dass wenn ein gegenwärtiges Ausgabemoment des Motors einen benötigten Wert erreicht, ein weiterer Wert bezüglich einer Motorausgabe, wie etwa die Menge von NOx, von einem Sollwert abweicht, während wenn der weitere Wert bezüglich einer Motorausgabe den Sollwert erreicht, das Ist-Ausgabemoment von dem benötigten Wert abweicht. Es ist daher schwierig, die unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe simultan in Übereinstimmung mit Sollwerten zu bringen. Wir haben ebenso eine Schwierigkeit herausgefunden, dass Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe genau in Abhängigkeit auf Betriebszuständen des Motors in Übereinstimmung mit benötigten Werten gebracht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung bereitzustellen, die ausgelegt ist, eine Belastung aufgrund der Anpassungstestarbeit und Kennfeldaufstellungsarbeit zu senken, und die Steuerfähigkeit zu verbessern, um eine Vielzahl von Werten bezüglich einer Motorausgabe simultan und genau in Übereinstimmung mit benötigten oder Sollwerten zu bringen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt, die in Automobilfahrzeugen angewendet werden kann. Die Motorsteuervorrichtung weist auf: (a) eine Speichervorrichtung, die darin einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters speichert, der Korrelationen zwischen einer Vielzahl von Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe mit Ausgabecharakteristiken einer Verbrennungskraftmaschine und einer Vielzahl von Arten von Verbrennungsparametern, die mit Verbrennungszuständen der Verbrennungskraftmaschine verknüpft sind, definiert, wobei die Verbrennungsparameter in eine Vielzahl von Verbrennungsparameter bezüglich eines Kraftstoffeinspritzvorgangs, die sich in Abhängigkeit auf einen Zustand eines Einspritzens von Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine ändern, und mindestens einen Verbrennungsparameter bezüglich der Luft, der sich in Abhängigkeit auf einen Luftzustand in der Verbrennungskraftmaschine ändert, heruntergebrochen sind; (b) eine Verbrennungs-Sollwert-Berechnungseinrichtung, die den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters verwendet, der in der Speichervorrichtung gespeichert ist, um eine Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter, die benötigten Werten der Werten bezüglich einer Motorausgabe entsprechen, zu berechnen; (c) einer Befehlswert-Berechnungseinrichtung einer gesteuerten Variablen, die Befehlswerte basierend auf der Kombination der Sollwerte der Verbrennungsparameter berechnet, wie durch die Verbrennungs-Sollwert-Berechnungseinrichtung hergeleitet, wobei die Befehlswerte bereitgestellt sind, um gesteuerte Variablen von Aktuator, die arbeiten, um die Verbrennungszustände der Verbrennungskraftmaschine zum Erreichen gewünschter Werte der Ausgangscharakteristiken der Verbrennungskraftmaschine zu steuern; und (d) eine Korrektureinrichtung eines Verbrennungsparameters bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung, die in der Verbrennungs-Sollwert-Berechnungseinrichtung installiert ist. Die Korrektureinrichtung eines Verbrennungsparameters bezüglich eines Kraftstoff-Einspritzvorgangs arbeitet, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich eines Kraftstoffeinspritzvorgangs basierend auf einer Antwortverzögerung bei einer Änderung eines Ist-Werts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft auf eine Änderung eines Sollwertes davon zu korrigieren.
Die Speichervorrichtung, die Verbrennungs-Sollwert-Berechnungseinrichtung und die Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen bieten die folgenden Vorteile.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters, wie vorstehend beschrieben, definiert die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern. Die Übereinstimmung von Ist-Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit benötigten Werten davon können daher erreicht werden, durch Bringen der Verbrennungszustände der Verbrennungskraftmaschine in Richtung von Werten der Verbrennungsparameter, etwa durch Substituieren der benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters. Mit anderen Worten beschreibt der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters Beziehungen der Verbrennungszustände, in welchen die Verbrennungskraftmaschine zu den Werten bezüglich einer Motorausgabe zu bringen ist. Die benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe werden daher durch Bestimmungswerte erreicht, die aus dem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters als die Sollwerte der Verbrennungsparameter und Steueroperationen der Aktuatoren, um die Sollwerte zu erreichen, bestimmt werden. Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters kann über eine Determinante implementiert werden, wie in 1(b) veranschaulicht ist, oder ein Modell, wie in 1(a) veranschaulicht ist.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters kann die Korrelationen beispielsweise zwischen der Menge von NOx, der Menge von PM (Feinstaubpartikel), dem Ausgangs- bzw. Ausgabemoment des Motors, etc. (d. h. Werte bezüglich einer Motorausgabe), und beispielsweise dem Zündzeitpunkt, der Zündverzögerung, etc. (d. h., die Verbrennungsparameter) definieren. Mit anderen Worten definiert der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters nicht eine 1-zu-1 Korrespondenz zwischen der Motorausgabe und dem Zündzeitpunkt, sondern definiert eine Kombination von Werten des Zündzeitpunkts und der Zündverzögerung, die benötigt werden, um die benötigten Werte von allen, dem Ausgangsmoment, der Menge von NOx, und der Menge von PM, zu erreichen.
Im Wesentlichen ist der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters gemacht, um eine vorgegebene Anzahl von allen möglichen Kombinationen der Verbrennungsparameter (z. B. dem Zündzeitpunkt und der Zündverzögerung) mit den Werten bezüglich einer Motorausgabe (z. B., dem Ausgangsmoment, der Menge von NOx und der Menge von PM), die benötigt werden, um die benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen, zu definieren.
Die Motorsteuervorrichtung der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, arbeitet, um den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters zu verwenden, um eine Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter zu berechnen, die den benötigten Werten der Werten bezüglich einer Motorausgabe entspricht, und die Befehlswerte für die Aktuatoren zu berechnen, die benötigt werden, um die Kombination der Sollwerte zu erreichen. Dies eliminiert, anders als in den Druckschriften, auf die in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung Bezug genommen wurde, die Notwendigkeit zum Finden von Beziehungen von Optimalwerten der Verbrennungsparameter zu den Werten bezüglich einer Motorausgabe durch die Anpassungstests bzw. Versuche, wodurch eine Last durch die Anpassungstestarbeit und die Kennfeldaufstellungsarbeit auf Hersteller der Motorsteuervorrichtung gesenkt wird.
Wenn Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich den Werten bezüglich einer Motorausgabe unabhängig voneinander bestimmt werden, kann dies zu der folgenden gegenseitigen Beeinträchtigung führen. Wenn insbesondere einer der Werte bezüglich einer Motorausgabe, der dem Sollwert eines der Verbrennungsparameter entspricht, dessen benötigten Wert erreicht, weicht ein anderer Wert bezüglich einer Motorausgabe von dessen benötigten Wert ab, während wenn ein weiterer Wert bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit dessen benötigten Wert gebracht wird, weicht der zuvor genannte der Werte bezüglich einer Motorausgabe von dessen benötigtem Wert ab. Es ist daher sehr schwierig, die unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe simultan in Übereinstimmung mit Sollwerten zu bringen. Im Gegensatz dazu berechnet die Motorsteuervorrichtung dieser Erfindung eine Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter, die den benötigten Werten der Werten bezüglich einer Motorausgabe entsprechen, und steuert die Operationen der Aktuatoren, um so die Sollwerte zu erreichen, wodurch die Verschlechterung der Steuerbarkeit vermieden wird, die aus der gegenseitigen Beeinträchtigung zwischen den Verbrennungsparameter hervorgeht, und erreicht die simultane Übereinstimmung der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit den benötigten Werten davon, was zu einer Verbesserung der Steuerbarkeit der Motorsteuervorrichtung führt.
Die Korrektureinrichtung von Verbrennungsparametern bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung stellt die folgenden Vorteile bereit.
Die Antwort auf eine Änderung des Ist-Werts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft zu einer Änderung eines Sollwertes davon ist langsamer als die der Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung. Daher gilt, dass wenn ein zuletzt gemessener Wert des Verbrennungsparameters bezüglich einer Luft fälschlicherweise entschieden wurde, mit dem letzten Sollwert davon überein zu stimmen, was in einem vorhergehenden Steuerzyklus abgeleitet wird, bei einer Berechnung eines Sollwerts des Verbrennungsparameters bezüglich einer Luft durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters für einen Gebrauch in diesem Steuerzyklus, kann dies zu großen Abweichungen von Ist-Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von benötigten Werten davon führen.
Um das vorstehende Problem zu mildern, ist die Motorsteuervorrichtung ausgelegt, die Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf einen Nachlauf einer Antwort auf den Ist-Wert der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft auf eine Änderung des Sollwerts davon zu korrigieren, insbesondere wenn sich die Sollwerte der Verbrennungsparameter während einer Ausgleichsoperation des Motors ändern, wodurch ein Fehler einer Übereinstimmung der Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit den Sollwerten davon minimiert wird.
In der bevorzugten Betriebsart der Erfindung kann die Speichervorrichtung darin einen arithmetischen Ausdruck einer Korrektur bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die Korrelationen zwischen Korrekturbeträgen definiert, die Beträge sind, um die die Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, und die Antwortverzögerung speichern. Die Verbrennungsparameterkorrektureinrichtung bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung kann die Korrekturbeträge für die Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Antwortverzögerung durch Verwenden des arithmetischen Ausdrucks einer Korrektur bezüglich der Kraftstoffeinspritzung berechnen. Dies begünstigt das Vereinfachen eines Bestimmens von Beträgen, um die die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, um die Antwortverzögerung zu kompensieren.
Die Verbrennungsparameterkorrektureinrichtung bezüglich der Kraftstoffeinspritzung kann die Sollwerte aller Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung bzw. eines -einspritzvorgangs durch Verwenden eines einzelnen Korrekturfaktors korrigieren. Dies führt zu einer Abnahme einer Last einer Berechnung der Korrekturbeträge im Vergleich dazu, wenn die Korrekturbeträge einzeln für jeden der Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung bestimmt werden.
Die Speichervorrichtung kann ebenso darin einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen speichern, die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen definiert. Die Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen kann den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwenden, um eine Kombination der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen zu berechnen, die den Sollwerten der Verbrennungsparameter entsprechen.
Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen, wie vorstehend beschrieben, definiert die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen der Aktuatoren. Die Übereinstimmung der Ist-Werte der Verbrennungsparameter mit Sollwerten davon können daher durch Steuern der Operationen der Aktuatoren erreicht werden, um die benötigten Werte der gesteuerten Variablen zu erreichen, was durch Substituieren der Sollwerte der Verbrennungsparameter in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen abgeleitet wird. Mit anderen Worten drückt der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen aus, wie die Aktuatoren zu betreiben sind, um gewünschte Verbrennungszustände des Motors zu erreichen. Die Sollwerte der Verbrennungsparameter werden daher durch Bestimmen der Befehlswerte basierend auf Werten erreicht, die aus dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen berechnet werden, und Ausgeben der Befehlswerte an die Aktuatoren. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen kann über eine Determinante implementiert sein, wie in 1(c) veranschaulicht ist, oder ein Modell, wie in 1(a) veranschaulicht ist.
Die Motorsteuervorrichtung kann daher ebenso arbeiten, um den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters und den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwenden, um die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern sowie zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen zu definieren, wodurch ausgerechnet wird, wie die Aktuatoren zu betreiben sind, um gewünschte Verbrennungszustände des Motors zu erlangen, und die Verbrennungszustände bezüglich den Ausgabezuständen des Motors zu finden. Dies bedeutet, dass die Verbrennungsparameter als Zwischenparameter verwendet werden, um die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Variablen zu erlangen.
Die simultane Übereinstimmung der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit den benötigten Werten davon wird beispielsweise durch Berechnen von Sollwerten der Verbrennungsparameter basierend auf benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe über den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters erlangt, wobei Befehlswerte für die gesteuerten Variablen produziert werden, die den berechneten Sollwerten durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen entsprechen, und Steuern der Operationen der Aktuatoren über die Befehlswerte.
Die Motorsteuervorrichtung kann weiterhin eine Motorausgabe-Rückkopplungsregelungsschaltung umfassen, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon zu einer Berechnung der Sollwerte der Verbrennungsparameter zurückführt. Die Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe können direkt über Sensoren gemessen werden. Die berechneten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe können über Modelle erlangt werden.
Die Korrelationen der Verbrennungszustände (d. h. die Verbrennungsparameter) zu den Ausgabezuständen (d. h. Werte bezüglich einer Motorausgabe) des Motors ändern sich mit einer Änderung der Umgebungsbedingungen, wie etwa der Temperatur eines Kühlmittels des Motors oder der Außenlufttemperatur. Die Korrektur der Sollwerte, die durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters für jede Umgebungsbedingung abgeleitet wird, benötigt die Anpassungstests, um Beträge vorzubestimmen, um die die Sollwerte zu korrigieren sind. Dies führt zu einem Anstieg einer Last durch die Anpassungstestarbeit und die Kennfeldaufstellarbeit auf die Hersteller.
Um den vorstehenden Nachteil zu vermeiden, berechnet die Motorsteuervorrichtung der Erfindung die Sollwerte der Verbrennungsparameter, um so die Abweichungen der Ist- oder berechneten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon in dem Rückführungs- bzw. Rückkopplungsmodus zu korrigieren, sodass die Sollwerte erhalten werden, welche der Änderung einer Umgebungsbedingung Rechnung tragen. Dies eliminiert die Notwendigkeit für die Anpassungstests, um die Korrekturbeträge herauszufinden, dies führt zu einer Verminderung einer Last aufgrund der Anpassungstestarbeit und der Kennfeldaufstellarbeit auf die Hersteller.
Die Motorsteuervorrichtung kann weiterhin eine Verbrennungsparameter-Rückkopplungssteuerschaltung umfassen, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon zurück zu einer Berechnung der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen rückführt. Die Ist-Werte der Verbrennungsparameter können direkt über Sensoren gemessen werden. Die berechneten Werte der Verbrennungsparameter können über Modelle abgeleitet werden.
Die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen, die zeigen, wie die Aktuatoren zu betreiben sind, um gewünschte Verbrennungszustände des Motors zu erreichen, ändern sich mit einer Änderung der Umgebungsbedingungen, wie etwa der Temperatur des Kühlmittels des Motors oder der Außenlufttemperatur. Die Korrektur der Befehlswerte, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen für jeden Umgebungszustand abgeleitet werden, benötigt die Anpassungstests, um Beträge vorzubestimmen, um die die Befehlswerte zu korrigieren sind. Dies führt zu einem Anstieg einer Last aufgrund der Anpassungstestarbeit und der Kennfeldaufstellungsarbeit auf die Hersteller.
Um den vorstehenden Nachteil zu vermeiden, berechnet die Motorsteuervorrichtung die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen, um so die Abweichungen der Ist- oder berechneten Werte der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon in dem Rückkopplungsmodus zu eliminieren, sodass die Befehlswerte abgeleitet werden, die der Änderung der Umgebungsbedingung Rechnung tragen. Dies eliminiert die Notwendigkeit für die Anpassungstests, um die Korrekturbeträge herauszufinden, was zu einer Verminderung einer Last aufgrund der Anpassungstestarbeit und der Kennfeldaufstellarbeit auf die Hersteller führt.
Zum Beispiel ist der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft mindestens einer der Luftmenge in dem Zylinder des Motors, der Konzentration von Sauerstoff (O₂) in dem Zylinder des Motors, der Temperatur in dem Zylinder des Motors, des Drucks in dem Zylinder des Motors, etc. Solche Verbrennungsparameter bezüglich der Luft ändern sich schwach in Abhängigkeit auf dem Zustand von in den Motor eingespritztem Kraftstoff, aber stark in Abhängigkeit auf dem Zustand der Luft in dem Motor.
Zum Beispiel sind die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung ein Zündzeitpunkt und eine Zündverzögerung, was die benötigte Zeit ist, zwischen wenn der Kraftstoff startet, eingesprüht zu werden, und wenn der Kraftstoff startet, gezündet zu werden, etc. Solche Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung ändern sich schwach in Abhängigkeit auf dem Zustand der Luft in dem Motor, aber stark in Abhängigkeit auf dem Zustand von in den Motor eingespritztem Kraftstoff.
Die Werte bezüglich einer Motorausgabe stellen mindestens zwei physikalische Größen, die mit einer Abgasemission von der Verbrennungskraftmaschine verknüpft sind, eine physikalische Größe, die mit einem Ausgangsmoment der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, eine physikalische Größe, die mit einem Kraftstoffverbrauch verknüpft ist, und eine physikalische Größe, die mit einem Verbrennungsgeräusch der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, dar.
Beispielsweise ist die mit der Abgasemission verknüpfte physikalische Größe die Menge von NOx, die Menge PM, die Menge von CO oder die Menge von HC. Die mit dem Ausgangsmoment des Motors verknüpfte physikalische Größe ist das von dem Motor selbst ausgegebene Moment oder die Drehzahl des Motors. Die mit dem Verbrennungsgeräusch verknüpfte physikalische Größe ist ein Verbrennungsgeräusch selbst oder mechanische Schwingungen des Motors. Solche verschiedene Arten von physikalischen Größen können als Werte bezüglich einer Motorausgabe erläutert werden, und grob in die Abgasemission, das Ausgangsmoment, den Kraftstoffverbrauch und das Verbrennungsgeräusch heruntergebrochen werden. Diese vier Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe beeinflussen sich gegenseitig. Die Motorsteuervorrichtung ist daher sehr effektiv bei einer Handhabung solcher Werte bezüglich einer Motorausgabe.
Die Werte bezüglich einer Motorausgabe können ebenso mindestens zwei aus der Menge von NOx, der Menge PM, der Menge von CO und der Menge von HC umfassen. Die Werte bezüglich einer Motorausgabe, die mit solchen Abgasemissionen verknüpft sind, weisen wahrscheinliche Austauschbeziehungen auf. Die Motorsteuervorrichtung ist daher effektiv bei einem Umgang mit solchen Werten bezüglich einer Motorausgabe.
Die gesteuerten Variablen können mindestens zwei, der Einspritzmenge von Kraftstoff, des Einspritzzeitpunkts von Kraftstoff, der Anzahl von Einspritzvorgängen von Kraftstoff, dem Zufuhrdruck von Kraftstoff, der EGR-Menge, dem Ladedruck und dem Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Ansaug- oder Auslassventils, umfassen. Solche gesteuerten Variablen sind typische Variablen, die in dem Motorsteuersystem verwendet werden, und wahrscheinlicher sind, um sich gegenseitig zu beeinflussen. Die Verwendung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen minimiert daher die gegenseitige Einflussnahme zwischen solchen gesteuerten Variablen.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt, die aufweist: (a) eine Berechnungseinrichtung eines Verbrennungs-Sollwerts, die Sollwerte von Verbrennungsparametern berechnet, die mit Verbrennungsbedingungen einer Verbrennungskraftmaschine basierend auf Werten bezüglich einer Motorausgabe verknüpft sind, die Ausgabecharakteristiken der Verbrennungskraftmaschine angeben, wobei die Verbrennungsparameter in eine Vielzahl von Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung heruntergebrochen sind, die sich in Abhängigkeit auf einen Zustand einer Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine ändern, und mindestens einem Verbrennungsparameter bezüglich der Luft, der sich in Abhängigkeit auf einem Luftzustand in der Verbrennungskraftmaschine ändert; (b) eine Speichervorrichtung, die darin einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen speichert, der Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und gesteuerten Variablen von Aktuatoren definiert, die arbeiten, um Verbrennungszustände der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, wobei die gesteuerten Variablen in eine Vielzahl von gesteuerten Variablen bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung, die einen Zustand einer Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine bewirkt, und mindestens einer gesteuerten Variablen bezüglich der Luft, die einen Zustand von Luft in dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst, heruntergebrochen werden; (c) eine Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen, welche den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwendet, die in der Speichervorrichtung gespeichert ist, um eine Kombination von Befehlswerten zu berechnen, die den Sollwerten der Verbrennungsparameter entsprechen, wobei die Befehlswerte bereitgestellt sind, um die gesteuerten Variablen der Aktuatoren anzupassen, um gewünschte Werte der Ausgabecharakteristiken der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen; und (d) eine Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die in der Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen installiert ist. Die Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung arbeitet, um die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer Antwortverzögerung bei einem Austausch von einem Ist-Wert des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft zu einer Änderung des Sollwerts davon zu korrigieren.
Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen, wie vorstehend beschrieben, definiert die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen der Aktuatoren. Die Übereinstimmung von Ist-Werten der Verbrennungsparameter mit Sollwerten davon kann daher durch Steuern der Operationen der Aktuatoren erreicht werden, um die benötigten Werte der gesteuerten Variablen zu erreichen, wie diese durch Substituieren der Sollwerte der Verbrennungsparameter in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen abgeleitet werden. Mit anderen Worten gilt, dass der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen ausdrückt, wie die Aktuatoren zu betreiben sind, um gewünschte Verbrennungszustände des Motors zu erreichen. Die Sollwerte der Verbrennungsparameter werden daher erreicht, indem die Befehlswerte basierend auf Werten bestimmt werden, die aus dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen berechnet werden, und Ausgeben der Befehlswerte an die Aktuatoren. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen kann über eine Determinante implementiert sein, wie in 1(c) veranschaulicht ist, oder ein Modell, wie in 1(a) veranschaulicht ist.
Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen kann die Korrelationen des Zündzeitpunkts, der Zündverzögerung, etc. (d. h. die Verbrennungsparameter) und der Einspritzmenge, der EGR-Menge, dem Ladedruck, etc. (d. h. die gesteuerten Variablen) definieren. Mit anderen Worten gilt, dass der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variable nicht eine 1-zu-1-Korrespondenz zwischen beispielsweise dem Zündzeitpunkt und der Einspritzmenge angibt, sondern zeigt, wie eine Kombination von beispielsweise der Einspritzmenge, der EGR-Menge und dem Ladedruck auszuwählen ist, um alle der Sollwerte des Zündzeitpunkts und der Zündverzögerung zu erreichen.
Im Wesentlichen ist der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen aufgestellt, um eine vorgegebene Anzahl aller möglichen Kombinationen der gesteuerten Variablen mit den Verbrennungsparametern zu definieren, die benötigt werden, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter zu erreichen.
Die wie vorstehend beschriebene Motorsteuervorrichtung arbeitet, um den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu verwenden, um eine Kombination der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen zu berechnen, die Sollwerten der Verbrennungsparametern entsprechen, wodurch die Notwendigkeit zum Herausfinden von Beziehungen von Optimalwerten der gesteuerten Variablen zu den Verbrennungsparametern durch die Anpassungstests eliminiert wird, was zu einer Verminderung der Last aufgrund der Anpassungstestarbeit und der Kennfeldaufstellungsarbeit auf die Hersteller führt.
Wenn die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen bezüglich der Verbrennungsparameter unabhängig voneinander bestimmt werden, kann dies zu der folgenden gegenseitigen Beeinträchtigung führen. Wenn insbesondere einer der Verbrennungsparameter, der den Befehlswert für eine der gesteuerten Variablen entspricht, einen Sollwert davon erreicht, weicht ein weiterer Parameter von einem Sollwert davon ab, während wenn ein anderer Verbrennungsparameter in Übereinstimmung mit dem Sollwert davon gebracht wird, der eine der Verbrennungsparameter von dem Sollwert davon abweicht. Im Gegensatz dazu berechnet die Motorsteuervorrichtung eine Kombination der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen, die den Sollwerten der Verbrennungsparameter entsprechen, und steuert die Operation der Aktuatoren basierend auf der Kombination der Befehlswerte, wodurch die Verschlechterung der Steuerbarkeit vermieden wird, die durch die gegenseitige Beeinträchtigung zwischen den Verbrennungsparametern entsteht, wobei die simultane Übereinstimmung der Verbrennungsparameter mit den Sollwerten davon erreicht wird, was zu einer Verbesserung der Steuerbarkeit der Motorsteuervorrichtung führt.
Die Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung stellt die folgenden Vorteile bereit.
Die Antwort auf eine Änderung eines Ist-Werts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft auf eine Änderung des Sollwerts davon ist langsamer als die der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung. Wenn daher ein direkt zuvor gemessener Wert des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft fälschlicherweise entschieden wurde, um mit einem vorhergehenden Sollwert davon überein zu stimmen, wie in einem vorhergehenden Steuerzyklus abgeleitet wurde, bei Berechnen eines Sollwerts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters für einen Gebrauch in diesem Steuerzyklus, kann dies zu großen Abweichungen von Ist-Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von benötigten Werten davon führen.
Um dem vorstehenden Problem zu begegnen ist die Motorsteuervorrichtung ausgelegt, um die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf einem Nachlauf einer Antwort auf den Ist-Wert des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft zu einer Änderung des Sollwertes davon zu korrigieren, insbesondere wenn die Sollwerte der Verbrennungsparameter während einer Übergangsoperation des Motors geändert werden, wodurch ein Fehler bei einer Übereinstimmung der Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit den Sollwerten davon minimiert wird.
In dem bevorzugten Modus der Erfindung kann die Speichervorrichtung darin einen arithmetischen Ausdruck einer Korrektur einer gesteuerten Variablen, der Korrelationen zwischen Korrekturbeträgen definiert, die Beträge sind, um die die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, und die Antwortverzögerung speichern. Die Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung berechnet die Korrekturbeträge für die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Antwortverzögerung durch Verwenden des arithmetischen Ausdrucks einer Korrektur einer gesteuerten Variablen. Dies begünstigt die Einfachheit eines Bestimmens von Beträgen, um die die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, um die Antwortverzögerung zu kompensieren.
Die Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung kann die Befehlswerte für alle gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung durch Verwenden eines einzelnen Korrekturfaktors korrigieren. Dies führt zu einer Abnahme der Rechenlast der Korrekturbeträge im Vergleich dazu, wenn die Korrekturbeträge einzeln für jeden Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung berechnet werden.
Die Speichervorrichtung kann ebenso darin einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters speichern, der Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern definiert. Die Korrektureinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen verwendet den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters, um eine Kombination der Sollwerte der Verbrennungsparameter zu berechnen, die den benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe entsprechen.
Die wie vorstehend beschriebene Motorsteuervorrichtung arbeitet, um den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters zu verwenden, um die Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter zu berechnen, die den benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe entsprechen, und die Befehlswerte für die Aktuatoren zu berechnen, die notwendig sind, um die Kombination der Sollwerte zu erreichen. Dies eliminiert, anders als in den Veröffentlichungen, die in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung genannt wurden, die Notwendigkeit zum Herausfinden von Beziehungen von Optimalwerten der Verbrennungsparameter zu den Werten bezüglich einer Motorausgabe durch die Anpassungstests, wodurch eine Last der Anpassungstestarbeit und der Kennfeldaufstellarbeit auf Hersteller der Motorsteuervorrichtung vermindert wird.
Die Motorsteuervorrichtung berechnet die Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter, die den benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe entsprechen, und steuert die Operationen der Aktuatoren, um so die Sollwerte zu erreichen, wodurch die Verschlechterung der Steuerbarkeit vermieden wird, die aus der gegenseitigen Beeinflussung zwischen den Verbrennungsparametern herrührt, und zum Erreichen der simultanen Übereinstimmung der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit den benötigten Werten davon, was zu einer Verbesserung der Steuerbarkeit der Motorsteuervorrichtung führt.
Die Motorsteuervorrichtung arbeitet ebenso, um den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters und den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu verwenden, um die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern sowie zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen zu definieren, wodurch herausgefunden wird, wie die Aktuatoren zu betreiben sind, um gewünschte Verbrennungszustände des Motors zu erreichen, und die Verbrennungszustände bezüglich der Ausgabezustände des Motors herauszufinden. Dies bedeutet, dass die Verbrennungsparameter als Zwischenparameter verwendet werden, um die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Variablen zu erhalten. Das simultane Übereinstimmen der Werte bezüglich einer Motorausgabe mit den benötigten Werten davon wird daher durch Berechnen von Sollwerten der Verbrennungsparameter basierend auf benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters, Erzeugen von Befehlswerten für die gesteuerten Variablen, die den berechneten Sollwerten entsprechen, durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen, und Steuern der Operationen der Aktuatoren durch die Befehlswerte erreicht.
Die Motorsteuervorrichtung kann weiterhin eine Steuerschaltung einer Ausgaberückkopplungsregelung umfassen, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon zurück zu einer Berechnung der Sollwerte der Verbrennungsparameter rückführt. Die Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe können direkt über Sensoren gemessen werden. Die berechneten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe können über Modelle hergeleitet werden.
Die Korrelationen der Verbrennungszustände (d. h. die Verbrennungsparameter) zu den Ausgabezuständen (d. h. Werte bezüglich einer Motorausgabe) des Motors ändern sich mit einer Änderung der Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur eines Kühlmittels des Motors oder der Außenlufttemperatur. Die Korrektur der Sollwerte, wie durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters für jeden Umgebungszustand hergeleitet wird, benötigt die Anpassungstests, um Beträge vorzubestimmen, um die die Sollwerte zu korrigieren sind. Dies führt zu einem Anstieg einer Last durch die Anpassungstestarbeit und die Kennfeldaufstellarbeit für die Hersteller.
Um den vorstehenden Nachteil zu vermeiden, berechnet die Motorsteuervorrichtung der Erfindung die Sollwerte der Verbrennungsparameter, um die Abweichungen der Ist- oder berechneten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon in dem Rückkopplungsmodus zu eliminieren, sodass die Sollwerte hergeleitet werden, welche die Änderung der Umgebungsbedingung beinhalten. Dies eliminiert die Notwendigkeit der Anpassungstests, um die Korrekturbeträge herauszufinden, was zu einer Verminderung der Last durch die Anpassungstestarbeit und die Kennfeldaufstellarbeit auf die Hersteller verringert.
Die Motorsteuervorrichtung kann weiterhin eine Verbrennungsparameterrückkopplungssteuerschaltung umfassen, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon zu einer Berechnung der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen zurückführt. Die Ist-Werte der Verbrennungsparameter können direkt über Sensoren gemessen werden. Die berechneten Werte der Verbrennungsparameter können über Modelle hergeleitet werden.
Die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen, die zeigen, wie die Aktuatoren zu betreiben sind, um gewünschte Verbrennungszustände des Motors zu erreichen, ändern sich mit einer Änderung der Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur eines Kühlmittels des Motors oder der Außenlufttemperatur. Die Korrektur der Befehlswerte, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variable für jede Umgebungsbedingung hergeleitet werden, benötigt die Anpassungstests, um Beträge vorzubestimmen, um die die Befehlswerte zu korrigieren sind. Dies führt zu einem Anstieg einer Last durch die Anpassungstestarbeit und die Kennfeldaufstellarbeit auf die Hersteller.
Um den vorstehenden Nachteil zu vermeiden, berechnet die Motorsteuervorrichtung die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen, um so die Abweichungen der Ist- oder berechneten Werte der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon in dem Rückkopplungsmodus zu eliminieren, sodass die Befehlswerte abgeleitet werden, welche die Änderung der Umgebungsbedingung beinhalten. Dies eliminiert die Notwendigkeit für die Anpassungstests, um die Korrekturbeträge herauszufinden, was zu einer Verminderung einer Last durch die Anpassungstestarbeit und die Kennfeldaufstellarbeit auf die Hersteller führt.
Beispielsweise ist der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft mindestens einer der Luftmenge in dem Zylinder des Motors, der Konzentration von Sauerstoff (O₂) in dem Zylinder des Motors, der Temperatur in dem Zylinder des Motors, der Druck in dem Zylinder des Motors, etc. Solche Verbrennungsparameter bezüglich der Luft ändern sich schwach in Abhängigkeit auf dem in den Motor eingespritzten Kraftstoff, aber hängen stark von dem Zustand der Luft in dem Motor ab.
Beispielsweise sind die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung ein Zündzeitpunkt und eine Zündverzögerung, welche die benötigte Zeit zwischen dann ist, wenn der Kraftstoff startet, eingespritzt zu werden, und wenn der Kraftstoff startet, gezündet zu werden, etc. Solche Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung ändern sich schwach in Abhängigkeit auf dem Zustand der Luft in dem Motor, aber hängen stark von dem Zustand des in den Motor eingespritzten Kraftstoffs ab.
Die Werte bezüglich einer Motorausgabe stellen mindestens zwei einer physikalischen Größe, die mit einer Abgasemission von der Verbrennungskraftmaschine verknüpft sind, einer physikalischen Größe, die mit einem Ausgangsmoment der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, einer physikalischen Größe, die mit einem Kraftstoffverbrauch verknüpft ist, und einer physikalischen Größe, die mit einem Verbrennungsgeräusch der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, dar.
Beispielsweise ist die physikalische Größe, die mit der Abgasemission verknüpft ist, die Menge von NOx, die Menge von PM, die Menge von CO oder die Menge von HC. Die physikalische Größe, die mit dem Ausgangsmoment des Motors verknüpft ist, ist das von dem Motor selbst ausgegebene Moment oder die Drehzahl des Motors. Die physikalische Größe, die mit dem Verbrennungsgeräusch verknüpft ist, ist ein Verbrennungsgeräusch selbst oder eine mechanische Schwingung des Motors. Solche verschiedene Arten von physikalischen Größen können als die Werte bezüglich einer Motorausgabe erläutert werden, und grob in die Abgasemission, das Ausgangsmoment, den Kraftstoffverbrauch und das Verbrennungsgeräusch heruntergebrochen werden. Diese vier Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe sind einer gegenseitigen Beeinträchtigung unterworfen. Die Motorsteuervorrichtung ist daher sehr effektiv bei einem Umgang mit solchen Werten bezüglich einer Motorausgabe.
Die Werte bezüglich einer Motorausgabe können ebenso mindestens zwei, der Menge von NOx, der Menge von PM, der Menge von CO und der Menge von HC umfassen. Die Werte bezüglich einer Motorausgabe, die mit solchen Abgasemissionen verknüpft sind, weisen wahrscheinlicher die Austauschbeziehung auf. Die Motorsteuervorrichtung ist daher effektiv bei einem Umfang mit solchen Werten bezüglich einer Motorausgabe.
Die gesteuerten Variablen können mindestens zwei, der Einspritzmenge von Kraftstoff, des Einspritzzeitpunkts von Kraftstoff, der Anzahl von Einspritzvorgängen von Kraftstoff, dem Zuführdruck von Kraftstoff, dem EGR-Menge, dem Ladedruck und dem Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Ansaug- oder Auslassventils, umfassen. Solche gesteuerten Variablen sind typische Variablen, die in dem Motorsteuersystem verwendet werden, und sich wahrscheinlich gegenseitig beeinflussen. Die Verwendung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen minimiert daher die gegenseitige Beeinträchtigung zwischen solchen gesteuerten Variablen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung und anhand der anhängenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verstanden, welche jedoch nicht betrachtet werden sollten, die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern zum Zweck der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
In den Zeichnungen gilt:
1(a) ist ein Blockdiagramm, das ein Motorsteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
1(b) ist eine Illustration, welche eine Determinante zeigt, die als ein arithmetischer Ausdruck eines Verbrennungsparameters verwendet wird;
1(c) ist eine Illustration, welche eine Determinante widerspiegelt, die als ein arithmetischer Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwendet wird;
2 ist ein Flussdiagramm eines Motorsteuerprogramms, das durch das Motorsteuersystem von 1(a) auszuführen ist;
3(a) ist eine erläuternde Ansicht, die Korrelationen veranschaulicht, die durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters und dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen in den 1(a) bis 1(c) definiert werden;
3(b) ist eine Illustration, welche die Korrelation erläutert, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen von 3(a) definiert ist;
3(c) ist eine Illustration, welche die Korrelation erläutert, die durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters von 3(a) definiert ist;
4 ist eine erläuternde Ansicht, die Effekte eines Verbrennungsparameters auf Werte bezüglich einer Motorausgabe darstellt;
5(a) ist eine Ansicht, die eine Änderung der Werte bezüglich einer Motorausgabe erläutert;
5(b) ist eine Ansicht, die eine Änderung der Temperatur eines Kühlmittels einer Verbrennungskraftmaschine erläutert;
5(c) ist eine Ansicht, die Änderungen von Verbrennungsparametern erläutert;
5(d) ist eine Ansicht, die Änderungen von Werten bezüglich einer Motorausgabe erläutert;
6(a) und 6(b) sind Zeitdiagramme, die Änderungen eines benötigten Wertes von Werten bezüglich einer Motorausgabe demonstrieren;
6(c) ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung eines Sollwerts eines Verbrennungsparameters bezüglich der Luft darstellt;
6(d) ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung eines Sollwerts eines Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung darstellt;
7(a) ist eine Ansicht, die einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters von 1(b) detailliert veranschaulicht, um Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung in dem ersten Ausführungsbeispiel zu korrigieren;
7(b) ist eine Ansicht, die eine Modifikation einer Korrektur eines Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung veranschaulicht;
8(a) bis 8(c) veranschaulichen, wie ein Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu korrigieren sind;
9 veranschaulicht, wie ein Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu korrigieren sind;
10 veranschaulicht, wie Befehlswerte von gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zu korrigieren sind;
11 veranschaulicht, wie Befehlswerte für gesteuerte Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zu korrigieren sind; und
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Motorsteuersystem gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in unterschiedlichen Ansichten zeigen, insbesondere auf 1(a), ist ein Motorsteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, das ausgelegt ist, um eine Operation einer Verbrennungskraftmaschine 10 für Automobilfahrzeuge zu steuern. Die folgende Diskussion bezieht sich als ein Beispiel auf einen selbstzündenden Dieselmotor, in dem Kraftstoff in vier Zylinder #1 bis #4 bei einem hohen Druck eingespritzt wird.
1(a) ist ein Blockdiagramm des Motorsteuersystems, das durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10a implementiert ist, die arbeitet, um Operationen einer Vielzahl von Aktuatoren 11 zu steuern, um Kraftstoffverbrennungszustände des Motors 10 zu regulieren, um Charakteristiken des Motors 10 in Übereinstimmung mit gewünschten zu bringen.
Die in einem Kraftstoffsystem installierten Aktuatoren 11, beispielsweise Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, die Kraftstoff in den Motor 10 einspritzen, und eine Hochdruckpumpe, die den Druck von Kraftstoff, der den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zuzuführen ist, steuert. Die ECU 10a arbeitet, um einen Befehlswert zu berechnen, der eine gesteuerte Soll-Variable darstellt, d. h., eine Sollmenge von Kraftstoff, die anzusaugen und durch die Hochdruckpumpe auszustoßen ist, und diesen in der Form eines Befehlssignals an die Hochdruckpumpe auszugeben, um den Druck des in den Motor 10 einzuspritzenden Kraftstoff zu steuern. Die ECU 10a bestimmt ebenso Befehlswerte, die gesteuerte Soll-Variablen darstellen, d. h. eine Sollmenge von Kraftstoff, die von jedem der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einzuspritzen ist (d. h. eine Einspritzdauer), ein Solleinspritzzeitpunkt, bei dem jede der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen startet, den Kraftstoffeinzuspritzen, und die Anzahl von Malen, bei denen die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen den Kraftstoff in jedem Motorarbeitszyklus (d. h. ein Viertaktzyklus) umfassend ein Ansaugen oder Zuführen, Kompression, Verbrennung und Ausströmen und Ausgeben dieses, einspritzt, in der Form von Befehlssignalen an die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen.
Die in einem Einlasssystem installierten Aktuatoren 11, beispielsweise ein EGR-(Abgasrückführ-)Ventil, das die Menge eines von dem Motor 10 ausgestoßenen Abgas steuert, das zu einem Einlassanschluss des Motors 10 rückzuführen ist (die nachstehend ebenso als eine EGR-Menge bezeichnet wird), eine Operation eines variabel gesteuerten Vorverdichters bzw. Aufladers, der den Ladedruck variabel reguliert, eine Operation eines Drosselventils, das die Menge von Frischluft reguliert, die in den Zylinder des Motors 10 einzubringen ist, und eine Operation eines Ventilsteuermechanismus, der Öffnungs- und Schließzeitpunkte von Einlass- und Auslassventilen des Motors 10 einstellt, und den Betrag der Betätigung der Auslassventile reguliert. Die ECU 10a arbeitet, um Befehlswerte zu berechnen, die gesteuerte Sollvariablen darstellen, d. h., Sollwerte der EGR-Menge, des Ladedrucks, der Menge von Frischluft, der Öffnungs- und Schließzeitpunkte, und des Betrags eines Hubs der Ansaug- und Auslassventile, und um diese in der Form von Befehlssignalen an das EGR-Ventil, den variabel gesteuerten Vorverdichter, das Drosselventil bzw. den Ventilsteuermechanismus auszugeben.
Auf die vorstehend beschriebenen Weise steuert die ECU 10a die Operationen der Aktuatoren 11, um die gesteuerten Sollvariablen zu erreichen, wodurch der Verbrennungszustand in dem Motor 10 gesteuert wird, um die Ausgangscharakteristiken des Motors 10 in Übereinstimmung mit den gewünschten zu bringen.
Die Verbrennungszustände des Motors 10, wie vorstehend bezeichnet, sind über eine Vielzahl von Arten von Verbrennungsparameter definiert. Die Verbrennungsparameter sind in eine Vielzahl von Verbrennungsparametern bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die sich stark in Abhängigkeit auf einen Zustand einer Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder des Motors 10 ändern, und mindestens einen Verbrennungsparameter bezüglich der Luft, der sich stark in Abhängigkeit auf einen Zustand von Luft in dem Zylinder des Motors 10 ändert, heruntergebrochen.
Beispielsweise sind die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung ein Zündzeitpunkt und eine Zündverzögerung, welche die benötigte Zeit dazwischen ist, wenn der Kraftstoff startet, eingespritzt zu werden, und wenn der Kraftstoff startet, gezündet zu werden, etc. Solche Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung sind physikalische Größen, die gewöhnlich beispielsweise über eine Zylinderdrucksensor 13 gemessen werden, welcher den Druck in dem Zylinder des Motors 10 misst.
Der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft ist mindestens einer der Luftmenge in dem Zylinder des Motors 10, der Konzentration von Sauerstoff (O₂) in dem Zylinder des Motors 10, der Druck in dem Zylinder des Motors 10, etc. Die Luftmenge in dem Zylinder ist eine physikalische Größe, die über eine Luftdurchflussmesseinrichtung messbar ist, die als ein Verbrennungszustandssensor 14 arbeitet. Die Konzentration von Sauerstoff in dem Zylinder ist über einen gewöhnlichen Sauerstoffsensor messbar, der als der Verbrennungszustandssensor 14 arbeitet.
Die gesteuerten Variablen sind ebenso in gesteuerte Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die stark den Zustand einer Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder des Motors 10 beeinflussen, und mindestens eine gesteuerte Variable bezüglich der Luft, die stark den Zustand von Luft in dem Zylinder des Motors 10 beeinflusst, heruntergebrochen. Beispielsweise sind die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung der Druck von Kraftstoff, die Kraftstoffmenge, die in den Motor 10 einzuspritzen ist, der Zündzeitpunkt und die Anzahl von Malen, bei dem jede der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen den Kraftstoff in jedem Motorarbeitszyklus einspritzt, wie vorstehend beschrieben ist. Die gesteuerte Variable bezüglich der Luft ist mindestens eine der EGR-Menge, des Ladedrucks, der in den Motor 10 zuzuführenden Luftmenge, der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Ansaug- und Auslassventile des Motors 10 und der Betrag eines Hubs der Ansaug- und Auslassventile.
Die Ausgangs- bzw. Ausgabecharakteristiken des Motors 10, auf die sich vorstehend bezogen wurde, werden über eine Vielzahl von Arte von Werten bezüglich einer Motorausgabe ausgedrückt, die beispielsweise eine physikalische Größe, die mit einer Abgasemission verknüpft ist (z. B. die Menge von NOx, die Menge von PM (Feinstaubpartikel) und die Menge von CO oder HC), eine physikalische Größe, die mit dem von dem Motor 10 ausgegebene Moment (z. B. dem Moment einer Ausgangswelle des Motors 10) und der Drehzahl des Motors 10 verknüpft ist, einer physikalischen Größe, die mit einem Kraftstoffverbrauch in dem Motor 10 verknüpft ist (z. B. einer Fahrtdistanz pro verbrauchten Menge von Kraftstoff oder einer verbrauchten Menge pro Betriebszeit des Motors 10, die durch Betriebsmodustests gemessen wurde), und eine physikalische Größe, die mit einem Verbrennungsgeräusch verknüpft ist (z. B. Motorschwingungen oder Verbrennung oder Abgasgeräusch).
Die ECU 10a ist mit einem typischen Mikrocomputer ausgestattet, der eine CPU, die Operationen bei vorgegebenen Prozessen durchführt, einen RAM, der als ein Hauptspeicher dient, der darin Daten speichert, die während den Operationen der CPU erzeugt werden, oder Ergebnisse der Operationen der CPU speichert, einen ROM, der als ein Programmspeicher dient, einen EEPROM, der darin Daten speichert, und einen Sicherungs-RAM, an dem die ganze Zeit von einer Sicherungsenergiezufuhr, wie etwas einer in dem Fahrzeug angebrachten Speicherbatterie, Energie zugeführt wird, auch wenn eine elektrische Hauptenergiequelle der ECU 10a ausgeschaltet ist, umfasst.
In dem Motor 10 sind Sensoren 12, 13 und 14 installiert, die Ausgaben an die ECU 10a bereitstellen. Die Sensoren 12 sind Motorausgabesensoren, die als ein Abschnitt einer Rückkopplungsschaltung von Werten bezüglich einer Motorausgabe dienen, um die gegenwärtigen Werte bezüglich einer Motorausgabe zu messen. Beispielsweise sind die Motorausgabesensoren 12 über einen Gassensor, der die Konzentration einer Komponente (z. B. NOx) von Abgasemissionen des Motors 10 misst, einem Momentensensor, der das durch den Motor 10 ausgegebene Moment misst, und einen Geräuschsensor, der das Ausmaß eines von der Verbrennung des Kraftstoffs in dem Motor 10 entstehenden Geräusch misst, implementiert. Wie nachstehend beschrieben wird, können die Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe alternativ durch Verwenden von algorithmischen Modellen ohne Verwenden des Sensors 12 berechnet oder abgeschätzt werden.
Die Sensoren 13 und 14 sind Verbrennungszustandssensoren, die als ein Abschnitt einer Verbrennungsparameterrückkopplungsschaltung dienen, um die vorstehend beschriebenen Verbrennungsparameter gegenwärtig zu bestimmen. Beispielsweise ist der Sensor 13, wie vorstehend beschrieben, durch den Zylinderdrucksensor, der den Druck in der Verbrennungskammer (d. h. den Zylinder) des Motors 10, oder einen Ionensensor, der die Ionenmenge misst, die durch die Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor 10 produziert wird, implementiert. Beispielsweise berechnet die ECU 10a eine Änderung des Drucks in der Verbrennungskammer des Motors 10, der durch Zylinderdrucksensor 13 gemessen wurde, um sowohl den Zündzeitpunkt als auch die Zündverzögerung zu bestimmen. Die Ist-Werte der Verbrennungsparameter können alternativ durch Verwenden eines algorithmischen Modells ohne Verwenden des Sensors 13 berechnet oder abgeschätzt werden.
Die ECU 10a umfasst eine Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20, eine Verbrennungsparametersteuerung 30, eine Berechnungseinrichtung einer Motorausgabeabweichung 40 und eine Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50. Die Berechungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 dient als eine Berechnungseinrichtung eines Verbrennungssollwerts, um die Verbrennungszustände des Motors 10 (d. h. die Verbrennungsparameter) zu bestimmen, die benötigt werden, um die Werte bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit den benötigten zu bringen. Die Verbrennungsparametersteuerung 30 dient als eine Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen, um die Operationen (d. h. der gesteuerten Variablen) des Aktuators 11 zu steuern, um die Soll-Verbrennungszustände des Motors 10 zu erreichen. Die Berechnungseinrichtung einer Motorausgabeabweichung 40 dient als eine Rückkopplungssteuerschaltung einer Motorausgabe, um eine Differenz oder Abweichung eines Ist-Werts von jedem der Werte bezüglich einer Motorausgabe (d. h. den Ausgaben von den Motorausgabesensoren 12) von einem benötigen Wert davon zu berechnen. Die Berechnungseinrichtung einer Verbrennungsparameterabweichung 50 dient als eine Rückkopplungsregelschaltung eines Verbrennungsparameters um eine Differenz oder Abweichung eines Ist-Werts von jedem der Verbrennungsparameter (d. h. den Ausgaben von dem Verbrennungszustandssensoren 13 und 14) von einem Sollwert davon zu berechnen. Diese Schaltungen 20 bis 50 sind über Funktionsblöcke in dem Mikrocomputer der ECU 10a implementiert.
Insbesondere weist die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 einen Integrator 21 und einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 auf. Der Integrator 21 arbeitet, um jeden der Motorausgabeabweichungen, die durch die Berechnungseinrichtung einer Motorausgabeabweichung 40 berechnet wurden, zu summieren oder zu zusammenzurechnen. Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 ist in einem Speicher, wie etwa dem ROM der ECU 10a, gespeichert.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 ist aufgestellt, um Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe und den unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern zu definieren. Insbesondere ist der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 über ein Motorausgabe-zu-Verbrennungsparameter-Modell bereitgestellt, wie in 1(a) veranschaulicht ist, oder eine Determinante, wie in 1(b) veranschaulicht ist, und um mathematisch Beziehungen der Verbrennungszustände des Motors 10 (d. h. der Verbrennungsparameter) zu den Ausgangsbedingungen des Motors 10 (d. h. der Werte bezüglich einer Motorausgabe) auszudrücken. Mit anderen Worten produziert der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 Werte der Verbrennungszustände des Motors 10, die benötigt werden, um die benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen. Sollwerte der Verbrennungsparameter (oder Beträge, um die die Sollwerte, die in dem vorhergehenden Steuerzyklus abgeleitet werden, notwendig sind, geändert zu werden) werden durch Substituieren von benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe (oder den Abweichungen der Ist-Werte von dem benötigten Werten) in dem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 erhalten.
Die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 mit dem Aufbau von 1(a) substituiert die Abweichungen der Werte bezüglich einer Motorausgabe (d. h. Differenzen zwischen den Ist-Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon) in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22, um Beträge zu bestimmen, um die die Sollwerte der Verbrennungsparameter, wie in dem vorhergehenden Steuerzyklus eingestellt sind, notwendig sind, in diesem Steuerzyklus geändert zu werden.
In der Praxis summiert der Integrator 21 die Abweichungen der Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe entsprechend, und substituiert diese in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22, um die Möglichkeit zu minimieren, dass die Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon konstant abweichen. Wenn der Gesamtwert der Abweichung zu null (0) wird, wird ein entsprechender Wert, der durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 berechnet wird, zu null. Die Sollwerte der Verbrennungsparameter sind daher derart eingestellt, um die Verbrennungszustände des Motors 10 beizubehalten, wie diese sind.
Die Verbrennungsparametersteuerung 30 umfasst einen Integrator 31 und einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32. Der Integrator 31 dient dazu, die Abweichung des Ist-Werts von jedem der Verbrennungsparameter von dem Sollwert davon, wie durch die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 abgeleitet ist, zu summieren oder zusammenzurechnen.
Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 ist aufgestellt, um Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern und den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen zu definieren. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 ist über ein Verbrennungsparameter-zu-gesteuerte-Variable-Modell bereitgestellt, wie in 1(a) veranschaulicht ist, oder ein Determinante, wie in 1(c) veranschaulicht ist, und drückt mathematische Werte der gesteuerten Variablen entsprechend gewünschten Verbrennungszuständen des Motors 10 aus. Mit anderen Worten stellt der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 eine Kombination von Werten der gesteuerten Variablen bereit, die notwendig sind, um den Motor 10 in Soll-Verbrennungszustände zu bringen. Die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen (oder Beträge, um die die Befehlswerte zu ändern sind) werden daher durch Substituieren von Sollwerten der Verbrennungsparameter (oder Beträge, um die die Sollwerte zu ändern sind) in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 32 erhalten.
Die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 30 des Aufbaus von 1(a) substituiert die Verbrennungsparameterabweichungen (d. h. die Beträge, um die die Sollwerte notwendig sind, geändert zu werden) in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, um Beträge zu bestimmen, um die die Befehlswerte, die in dem vorhergehenden Steuerzyklus abgeleitet wurden, notwendig sind, in diesem Steuerzyklus geändert zu werden, um Beträge abzuleiten, um die die gesteuerten Variablen, die in dem gegenwärtigen Steuerzyklus bereitgestellt sind, notwendig sind, in diesem Steuerzyklus geändert zu werden.
In der Praxis integriert der Integrator 31 oder summiert die Abweichungen der Ist-Werte der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon, wie durch die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 abgeleitet wurde, und substituiert diese entsprechend in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, um die Möglichkeit zu minimieren, dass die Ist-Werte der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon konstant abweichen. Wenn der Gesamtwert von jeder der Abweichungen zu null (0) wird, wird ein entsprechender Wert, der durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 berechnet wird, zu null. Der Befehlswert für jeden der gesteuerten Variablen ist daher derart eingestellt, um den letzten Wert der gesteuerten Variablen beizubehalten, wie dieser ist.
Nachstehend wird mit Bezugnahme auf ein Flussdiagramm eines Aktuatorsteuerprogramms, das in 2 veranschaulicht ist, beschrieben, wie die Befehlswerte zu berechnen sind, die an die Aktuatoren 11 auszugeben sind, um gewünschte Werte der gesteuerten Variablen davon zu erhalten. Dieses Programm ist in dem Mikrocomputer der ECU 10a zu einem regulären Intervall (z. B. einem Betriebszyklus der CPU oder einem Zyklus äquivalent zu einem vorgegebenen Kurbelwinkel des Motors 10) auszuführen.
Nach Ausführens des Programms fährt die Routine mit Schritt 10 fort, worin benötige Werte der entsprechenden Werte bezüglich einer Motorausgabe basierend auf der Drehzahl des Motors 10, der Position des Fahrpedals des Fahrzeugs (d. h. eine Kraft des Fahrers auf das Fahrpedal) berechnet werden. Beispielsweise berechnet die ECU 10a die benötigen Werte durch Verwenden eines Kennfeldes, das durch die Anpassungstests aufgestellt wurde, und darin Optimalwerte der Werte bezüglich einer Motorausgabe bezüglich Drehzahlen des Motors 10 und Positionen des Fahrpedals speichert. Die ECU 10a kann ebenso die benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe als ein Funktion einer zusätzlichen Umgebungsbedienung oder Parameter(n), wie etwa der Temperatur von Kühlwasser für den Motor 10, der Außenlufttemperatur und/oder des atmosphärischen Druckes, bestimmen.
Die Routine fährt mit Schritt 20 fort, worin Ist-Werte der entsprechenden Werte bezüglich einer Motorausgabe von den Ausgaben der Motorausgabesensoren 12 gemessen werden. Die ECU 10a kann alternativ ausgelegt sein, um die gegenwärtigen Werte bezüglich einer Motorausgabe durch arithmetische Modelle abzuschätzen oder zu berechnen, und diese als die vorstehenden Ist-Werte ohne Verwenden der Motorausgabesensoren 12 zu bestimmen. Eine solche Abschätzung kann nur bei einigen der Werte bezüglich einer Motorausgabe durchgeführt werden.
Die Routine fährt mit Schritt 30 fort, worin die Operation der Berechnungseinrichtung einer Abweichung einer Motorausgabe 40 ausgeführt wird. Insbesondere werden Abweichungen der Ist-Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe, die in Schritt 20 von den benötigten Werten davon, die in Schritt 10 abgeleitet wurden, gemessen wurden, bestimmt. Solche Abweichungen werden nachstehend ebenso als Motorausgabeabweichungen bezeichnet.
Die Routine fährt mit Schritt 40 fort, worin die Operation des Integrators 21 ausgeführt wird. Insbesondere wird ein Gesamtwert x(i) von jeder der Motorausgabeabweichungen, die in Schritt 30 abgeleitet wurden, bestimmt. Weiterhin gilt, dass die Summe von jedem der Gesamtwerte x(i – 1), die durch einen früheren Programmausführungszyklus abgeleitet wurden, und einen entsprechenden der Motorausgabeabweichungen, der in diesem Programmausführungszyklus abgeleitet wird, als der Totalwert x(i) berechnet wird.
Die Routine fährt mit Schritt 50 fort, wobei die Gesamtwerte x(i), die in Schritt 40 abgeleitet wurden, in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 substituiert werden. Lösungen des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22 werden als Beträge bestimmt, um die die gegenwärtigen oder letzten Werte der Verbrennungsparameter notwendig sind, geändert zu werden. Beispielsweise ist der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22, wie in 1(b) veranschaulicht, derart ausgelegt, dass das Produkt eines Spaltenvektors der r-ten Ordnung A1 von Variablen, die Beträge darstellen, um die die gegenwärtigen Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zu ändern sind, und einer Matrix A2, die aus q-x-r-Elementen a₁₁ bis aqr ist, als ein Spaltenvektor der q-ten Ordnung A3 von Variablen definiert, die einen Betrag darstellen, um die die Verbrennungsparameter zu ändern sind. Die Gesamtwerte x(i) der Abweichungen, die in Schritt 40 abgeleitet wurden, werden in die Variablen des Spaltenvektors A1 substituiert, um Lösungen der entsprechenden Variablen (d. h. Einträge) des Spaltenvektors A3 abzuleiten. Die Lösungen werden als Beträge bestimmt, um die die letzten Werte der Verbrennungsparameter notwendig sind, geändert zu werden, um Sollwerte davon zu erreichen, die in diesem Programmausführungszyklus abgeleitet werden (was nachstehend ebenso als Verbrennungsparametersollwertänderungen bezeichnet wird).
Die Routine fährt mit Schritt 60 fort, worin Ausgaben der Verbrennungszustandssensoren 13 und 14 überwacht werden, um Ist-Werte der Verbrennungsparameter abzuleiten. Die ECU 10a kann alternativ gegenwärtige Werte der Verbrennungsparameter durch arithmetische Modelle berechnen oder abschätzen, und diese als die vorstehenden Ist-Werte bestimmen, ohne Verwenden der Verbrennungszustandssensoren 13 oder 14. Eine solche Abschätzung kann nur bei manchen der Verbrennungsparameter durchgeführt werden.
Die Routine fährt mit Schritt 70 fort, worin die Operation der Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 durchgeführt wird. Insbesondere wird jede der Verbrennungsparametersollwertänderungen, die in Schritt 50 abgeleitet werden, zu einem Referenzwert davon hinzugefügt, um einen Sollwert zu bestimmen. Als nächstes wird eine Abweichung von jedem der Sollwerte von einem entsprechenden Ist-Werte der Verbrennungsparameter, die in Schritt 60 abgeleitet wurden, berechnet. Alternativ kann eine Abweichung jedes der Verbrennungsparametersollwertänderungen von einer Änderung eines Ist-Werts eines entsprechenden der Verbrennungsparameter berechnet werden.
Die Routine fährt mit Schritt 80 fort, worin die Operation des Integrators 31 durchgeführt wird. Insbesondere wird ein Gesamtwert y(i) von jeder der Verbrennungsparametersollwertabweichungen, die in Schritt 70 abgeleitet wurden, bestimmt. Weiterhin gilt insbesondere, dass die Summe der Gesamtwerte y(i – 1), die einen Programmausführungszyklus früher abgeleitet wurden, und die Verbrennungsparametersollwertabweichung, die in diesem Programmausführungszyklus abgeleitet wurde, als der Gesamtwert y(i) berechnet wird.
Die Routine fährt mit Schritt 90 fort, worin eine Korrektur einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Insbesondere werden die Gesamtwerte y(i), die in Schritt 80 abgeleitet wurden, in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 substituiert. Lösungen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 werden als Beträge bestimmt, um die die letzten Befehlswerte für alle Arten von gesteuerten Variablen notwendig sind, geändert oder reguliert zu werden. Beispielsweise ist der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, wie in 1(c) veranschaulicht, derart ausgelegt, dass das Produkt eines Spaltenvektors der q-ten Ordnung A3 von Variablen, die die Verbrennungsparametersollwertänderungen angeben, und einer Matrix A4, die aus p-x-q-Elementen b11 bis bpq besteht, als ein Spaltenvektor der p-ten Ordnung A5 von Variablen, die einen Betrag angeben, um den die gesteuerten Variablen zu ändern sind, definiert ist. Die Gesamtwerte y(i) der Abweichungen, die in Schritt 80 abgeleitet wurden, werden in die Variablen des Spaltenvektors A3 substituiert, um Lösungen der entsprechenden Variablen (d. h. Einträge) des Spaltenvektors A5 abzuleiten. Die Lösungen werden als Beträge bestimmt, um die die letzten Werte der gesteuerten Variablen zu ändern sind, um die Sollwerte davon zu erreichen (d. h. Befehlsollwerte), die in diesem Programmausführungszyklus abgeleitet werden (was nachstehend ebenso als Sollwertänderungen einer gesteuerten Variablen bezeichnet wird).
Die ECU 10a berechnet ebenso Referenzbefehlswerte, die Referenzwerte der gesteuerten Variablen darstellen, zusätzlich zu der Operation in 2. Die ECU 10a korrigiert anschließend die Referenzbefehlswerte basierend auf den Sollwertänderungen einer gesteuerten Variablen, die in Schritt 90 abgeleitet wurden, um die Befehlswerte zu produzieren, die entsprechend direkt and die Aktuatoren 11 auszugeben sind. Die Referenzbefehlswerte können als eine Funktion eines Motorbetriebszustands, wie etwa der Drehzahl des Motors 10, vorbestimmt sein, oder in der ECU 10a gemäß einen mathematischen Formel oder durch Suchen durch Verwenden eines Kennfeldes basierend auf dem Motorbetriebszustand berechnet werden. Das Kennfeld ist anders, als in den in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung Bezug genommenen Japanischen Patenterstveröffentlichungen Nr.: 2008-223643 und 2007-77935 , aufgestellt, um nur die Referenzbefehlswerte bereitzustellen, und daher leichter aufzustellen sind, mit weniger Anpassungstests.
Beispiele der Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern, und zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen, wie durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 und dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 definiert sind, werden nachstehend mit Bezugnahme auf die 3(a) bis 3(c) beschrieben.
3(a) veranschaulicht die vorstehenden Korrelationen schematisch. Die Einspritzmenge, die Einspritzdauer und die EGR-Menge sind als die gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 definiert. Die Menge von NOx, die Menge von CO und der Kraftstoffverbrauch sind als die Werte bezüglich einer Motorausgabe definiert. ”A”, ”B” und ”C” stellen die unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparameter entsprechend dar. Beispielsweise gibt ”A” den Zündzeitpunkt in dem Motor 10 an.
In dem Beispiel von 3(a) bezeichnet das Bezugszeichen 32a eine Regressionslinie 32aM, die eine Korrelation zwischen der Einspritzmenge und dem Verbrennungsparameter A darstellt. Die Regressionslinie 32aM ist beispielsweise durch die multiple Regressionsanalyse aufgestellt. Ebenso bezeichnet das Bezugszeichen 32b eine Regressionslinie, die eine Korrelation zwischen der Einspritzmenge und dem Verbrennungsparameter B darstellt. Das Bezugszeichen 32c bezeichnet eine Regressionslinie, die eine Korrelation zwischen der Einspritzmenge und dem Verbrennungsparameter C darstellt. Insbesondere ist die Korrelation, wie in 3(b) veranschaulicht, zwischen jedem, der Einspritzmenge, des Einspritzzeitpunkts und der EGR-Menge, und einem der Verbrennungsparameter A, B und C, durch die Regressionslinie durch ein Modell oder die vorstehende Determinante wie vorstehend beschrieben definiert. Wenn daher Kombinationen von Werten der Einspritzmenge, des Einspritzzeitpunkts und der EGR-Menge spezifiziert werden, werden entsprechende Kombinationen von Werten der Verbrennungsparameter A, B und C erhalten. Mit anderen Worten werden Beziehungen der gesteuerten Variablen zu den Verbrennungszuständen des Motors 10 (d. h. den Verbrennungsparametern) definiert. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 ist, wie aus 1(a) ersichtlich ist, über ein Modell, das umgekehrt bzw. invers dem aus 3(a) ist, definiert.
In 3(a) bezeichnet das Bezugszeichen 22a eine Regressionslinie 22aM, die eine Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter A und der Menge von NOx darstellt. Die Regressionslinie 22aM ist beispielsweise durch eine multiple Regressionsanalyse aufgestellt. Ebenso bezeichnet das Bezugszeichen 22b eine Regressionslinie, die eine Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter A und der Menge von CO darstellt. Das Bezugszeichen 22c bezeichnet eine Regressionslinie, die eine Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter A und dem Kraftstoffverbrauch darstellt. Insbesondere ist die Korrelation, wie in 3(c) veranschaulicht, zwischen jedem der Verbrennungsparameter A, B und C, und einem der Menge von NOx, der Menge von CO und dem Kraftstoffverbrauch durch die Regressionslinie über das Modell oder die Determinante wie vorstehend beschrieben definiert. Wenn daher Kombinationen der Verbrennungsparameter A, B und C spezifiziert werden, werden entsprechende Kombinationen der Menge von NOx, der Menge von CO und der Kraftstoffverbrauch erhalten. Mit anderen Worten werden Beziehungen der Verbrennungsparameter des Motors 10 (d. h. die Verbrennungsparameter) zu den Ausgabebedingungen des Motors 10 (d. h. den Werten bezüglich einer Motorausgabe) definiert. Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 ist, wie aus 1(a) ersichtlich wird, über ein Modell, das umgekehrt bzw. invers dem in 3(a) ist, definiert.
Wenn beispielsweise der Sollwert des Zündzeitpunkts A unverändert verbleibt, aber sich der Ist-Wert davon geändert hat, wird diese Differenz (d. h. die Verbrennungsparameterabweichung) durch die Recheneinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 gegeben. Die Verbrennungsparametersteuerung 30 substituiert eine solche Verbrennungsparameterabweichung in das Modell, wie in 3(b) veranschaulicht ist, oder die Determinante, um Beträge abzuleiten (d. h. Korrekturwerte), um die die gegenwärtigen Werte der Einspritzmenge, des Einspritzzeitpunkts und der EGR-Menge zu ändern oder zu korrigieren sind, um den Ist-Wert des Zündzeitpunkts A in Übereinstimmung mit dem Sollwert davon zu bringen.
Wenn als ein Beispiel ein Korrekturwert ΔQ der Einspritzmenge genommen wird (d. h. der Betrag, um den die Einspritzmenge zu ändern ist), leitet die Verbrennungsparametersteuerung 30 den Korrekturwert ΔQ, der einer Solländerung ΔA des Zündzeitpunkts A entspricht, basierend auf der Regressionslinie 32aM in 3(a) ab. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 in 3(b) definiert die Kombinationen der Verbrennungsparameter und der gesteuerten Variablen, so dass wenn nur einer der Verbrennungsparameter von dem Sollwert geändert wurde, alle der gesteuerten Variablen simultan korrigiert werden.
Wenn ebenso der benötigte Wert der Menge von NOx unverändert verbleibt, aber sich der Ist-Wert davon geändert hat, wird diese Differenz (d. h. die Motorausgabeabweichung) durch die Berechnungseinrichtung eine Abweichung einer Motorausgabe 20 abgeleitet. Die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 substituiert eine solche Motorausgabeabweichung in das Modell, wie in 3(c) angegeben ist, oder die Determinante, um Beträge abzuleiten (d. h. Korrekturwerte), um die die gegenwärtigen Werte der Verbrennungsparameter A, B und C zu ändern oder zu der Korrigieren sind, um den Ist-Wert der Menge von NOx in Übereinstimmung mit dem benötigten Wert davon zu bringen.
Wenn als ein Beispiel ein Korrekturwert ΔA des Zündzeitpunkts genommen wird (d. h. der Betrag, um den der Zündzeitpunkt zu ändern ist), leitet die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 den Korrekturwert ΔA, der einer Solländerung ΔNOx entspricht, in den Betrag von NOx von der Regressionslinie 22aM in 3(a) ab. Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 in 3(c) definiert die Kombinationen der Werte bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern, so dass wenn nur einer der Werte bezüglich einer Motorausgabe von dem benötigten Wert davon geändert wird, die Sollwerte von allen der Verbrennungsparameter simultan korrigiert werden.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22, wie bereits beschrieben, definiert die Kombinationen der Werte bezüglich einer Motorausgabe und der Verbrennungsparameter, wodurch Änderungen der entsprechenden Werte bezüglich einer Motorausgabe als Antwort auf eine Änderung in einem der Verbrennungsparameter herauszufinden, ermöglicht wird. Wenn beispielsweise Ist-Werte der Menge von NOx bzw. der Menge von PM von den benötigten Werten davon abweichen, wie in 4 demonstriert ist, werden solche Abweichungen durch Ändern des letzten Wertes des Zündzeitpunkts A1 (d. h. dem Wert, der einen Programmausführungszyklus früher abgeleitet wurde) zu dem Wert A2 eliminiert. Auch wenn der Wert des Zündzeitpunkts A notwendig ist, die Menge von NOx und die Menge von PM gerade in Übereinstimmung mit den benötigten Werten davon zu bringen, nicht gefunden wird, können Optimalwerte, die sowohl die Menge von NOx als auch die Menge von PM so nahe wie möglich an die benötigten Werte heranbringen, durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 abgeleitet werden.
4 ist eine schematische Ansicht, welche die Korrektur von nur dem Zündzeitpunkt A zum Zwecke der Einfachheit demonstriert, jedoch ist der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 wie vorstehend beschrieben bereitgestellt, um eine vorgegebene Anzahl von allen möglichen Kombinationen der unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe und den unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern zu definieren, wodurch bewirkt wird, dass die Sollwerte der Verbrennungsparameter simultan als Antwort auf eine oder mehrere der Abweichungen der Werte bezüglich einer Motorausgabe korrigiert werden.
Wie der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 ist der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 vorbereitet, um eine vorgegebene Anzahl von allen möglichen Kombinationen der unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern und den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen zu definieren, wodurch bewirkt wird, dass die Befehlswerte für die gesteuerten Parameter simultan als Antwort auf eine oder mehrere der Abweichungen der Verbrennungsparameter korrigiert werden.
Die 5(a) bis 5(d) sind Zeitdiagramme, die Ergebnisse von Simulationen von Operationen des Motorsteuersystems dieses Ausführungsbeispiels demonstrieren, wenn sich die Temperatur von Kühlwasser (d. h. eine Umgebungsbedingung) für den Motor 10 während eines gleichbleibenden Betriebs des Motors 10 geändert hat.
Wenn die Temperatur von Kühlwasser, wie in 5(b) veranschaulicht ist, schrittweise erhöht wird, wird bewirkt, dass sich die Verbrennungszustände des Motors 10 ändern, auch wenn die gesteuerten Variablen unverändert verbleiben. Die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 gibt dann die Verbrennungsparameterabweichungen aus. Das Motorsteuersystem ändert die gegenwärtigen Werte der gesteuerten Variablen in dem Rückkopplungsmodus, um so die Verbrennungsparameterabweichungen zu minimieren oder zu eliminieren, wie durch die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 abgeleitet wurde. In dem veranschaulichten Beispiel korrigiert das Motorsteuersystem, wie in 5(d) veranschaulicht ist, die gegenwärtigen Werte der gesteuerten Variablen simultan als Antwort auf die Änderung der Temperatur von Kühlwasser, sodass die Operationen der Aktuatoren 11 simultan auf eine koordinierte Weise gesteuert werden, um die Verbrennungsparameterabweichungen als ein Ganzes zu minimieren.
Zusätzlich gilt, dass wenn die Temperatur von Kühlwasser schrittweise erhöht wird, es ebenso bewirkt wird, dass sich die Werte bezüglich einer Motorausgabe ändern, auch wenn die Verbrennungszustände des Motors 10 unverändert verbleiben. Die Berechnungseinrichtung einer Abweichung einer Motorausgabe 40 gibt dann die Motorausgabeabweichungen aus. Das Motorsteuersystem ändert die Sollwerte der Verbrennungsparameter in dem Rückkopplungsmodus, um so die Motorausgabeabweichungen zu minimieren oder zu eliminieren, wie durch die Berechnungseinrichtung einer Abweichung einer Motorausgabe 40 abgeleitet wurde. In dem veranschaulichten Beispiel korrigiert das Motorsteuersystem, wie in 5(c) veranschaulicht ist, die Sollwerte der unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparameter simultan auf eine koordinierte Weise als Antwort auf die Änderung der Temperatur von Kühlwasser, um die Motorausgabeabweichungen als ein Ganzes zu minimieren.
In Kürze gilt, dass das Motorsteuersystem, wie in den 5(d) und 5(c) veranschaulicht ist, die gesteuerten Variablen simultan reguliert und steuert, und ebenso die Verbrennungsparameter simultan in dem Rückkopplungsmodus reguliert, um den Wert bezüglich einer Motorausgabe, wie durch eine durchgezogene Linie in 5(a) angegeben ist, in Übereinstimmung mit einem fixierten Wert zu bringen. In dem Fall, in dem das Motorsteuersystem ausgelegt ist, um die vorstehende Rückkopplungssteuerung nicht durchzuführen, beispielsweise um eine offene Steuerung beziehungsweise eine Open-Loop-Steuerung durchzuführen, durch Verwenden eines durch Anpassungstests aufgestelltes Kennfeld, das Eins-zu-Eins-Korrespondenzen zwischen den unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe und den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen darstellt, ändert sich der Wert bezüglich einer Motorausgabe, wie durch eine gestrichelte Linie in 5(a) angegeben ist, als Antwort auf eine Änderung der Temperatur von Kühlwasser für den Motor 10. Die Ergebnisse der Simulationen in den 5(a) bis 5(d) zeigen, dass die vorstehende Rückkopplungsregelung in diesem Ausführungsbeispiel die Robustheit des Motorsteuersystems verbessert.
Die Berechnung der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen auf diese Weise, wie in 2 beschrieben ist, steht dem folgenden Problem gegenüber, speziell während der instationären bzw. Übergangs-Operation des Motors 10. Die Antwort auf eine Änderung des Ist-Werts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft (z. B. der Menge der Ansaugluft, die in den Motor 10 einzubringen ist) zu einer Änderung des Sollwerts davon ist langsamer als die des Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung (z. B. des Zündzeitpunkts). Daher gilt, dass wenn ein zuletzt gemessener Wert des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft fälschlicherweise entschieden wurde, um mit dem letzten Sollwert davon übereinzustimmen, wie aus dem vorhergehenden Steuerzyklus abgeleitet wird, es bei einer Berechnung eines Sollwerts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft über den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 für einen Gebrauch in diesem Steuerzyklus zu großen Abweichungen von Ist-Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von benötigten Werten davon führen kann.
Um dem vorstehenden Problem zu begegnen ist das Motorssteuersystem dieses Ausführungsbeispiels ausgelegt, um einen Übergangskorrekturmodus durchzuführen, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung bei einer langsamen Rate zu ändern, die als eine Funktion eines Nachlaufs als Antwort auf den Ist-Wert von einem oder einigen der Verbrennungsparametern bezüglich der Luft zu einer Änderung eines Sollwerts davon ausgewählt ist.
Die 6(a) bis 6(d) sind Zeitdiagramme, die ein Beispiel des Übergangkorrekturmodus demonstrieren. Selbstverständlich kann die Korrektur der Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung anders als der Übergangsbetriebsmodus des Motors 10 bereitgestellt sein. Die 6(a) und 6(b) stellen Änderungen eines benötigten Wertes der Werte bezüglich einer Motorausgabe dar (d. h. die Menge von Rauch, der von dem Motor 10 emittiert wird und der Pegel eines Verbrennungsgeräuschs). 6(c) stellt eine Änderung eines Sollwerts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft dar (d. h. der Menge von Ansaugluft, die in den Motor 10 eingebracht wird). 6(d) stellt eine Änderung des Sollwerts des Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung dar (d. h. der Zündzeitpunkt).
Wenn die benötigten Werte der Menge von Rauch und der Pegel eines Verbrennungsgeräuschs abfallen, wie in den 6(a) und 6(b) veranschaulicht ist, schrittweise zum Zeitpunkt t1, erfasst die ECU 10a Abweichungen von Ist-Werten der Menge von Rauch und des Pegels des Verbrennungsgeräuschs von den benötigten Werten (d. h. die Motorausgabeabweichungen), anschließend erhöht diese die Menge von Ansaugluft und verzögert den Zündzeitpunkt, um so die Motorausgabeabweichungen zu minimieren. Insbesondere erhöht die ECU 10a einen Sollwert der Menge von Ansaugluft (d. h. ein Betrag, um den der letzte Sollwert der Menge von Ansaugluft zu ändern ist), um durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 schrittweise zum Zeitpunkt t2 berechnet zu werden (siehe eine durchgezogene Linie in 6(c)). Zusätzlich verzögert die ECU 10a ebenso einen Sollwert des Zündzeitpunkts (d. h. ein Betrag, um den der letzte Sollwert des Zündzeitpunkts zu ändern ist), um durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 schrittweise zum Zeitpunkt t2 berechnet zu werden (siehe eine durchgezogene Linie in 6(d)).
Jedoch startet die Menge von Ansaugluft, die gegenwärtig in den Motor 10 eingebracht wird, sich schrittweise zu ändern, wie durch eine gestrichelte Linie in 6(c) angegeben ist, nach einer Nachlaufzeit, die der schrittweisen Änderung des Sollwerts folgt. Im Gegensatz dazu ändert sich der Zündzeitpunkt generell nahezu simultan mit der Änderung des Sollwerts davon. Mit anderen Worten ändert sich der Zündzeitpunkt schrittweise nach der schrittweisen Änderung des Sollwerts davon. Demzufolge gilt, dass wenn die ECU 10a fälschlicherweise entscheidet, dass die gegenwärtig eingebrachte Menge von Ansaugluft den Sollwert davon erreicht hat, und anschließend startet, einen Sollwert des Zündzeitpunkts zu berechnen, wird bewirkt, dass der Zündzeitpunkt auf den Sollwert verzögert wird, auch wenn die gegenwärtig eingebrachte Ansaugluftmenge noch nicht den Sollwert erreicht hat. Der gegenwärtige Zündzeitpunkt wird daher für die gegenwärtige Menge von Ansaugluft überverzögert, was zu einer Instabilität der Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor 10 führt, was zu einer Verschlechterung der Emissionen von dem Motor 10 führt, wobei der Fall sein kann, dass Fehlzündungen in dem Motor 10 auftreten.
Das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels ist, wie vorstehend beschrieben, ausgelegt, um die Sollwerte des Zündzeitpunkts zu ändern oder zu korrigieren, wie durch die durchgezogene Linie in 6(d) angegeben ist, bei einer langsamen Rate als eine Funktion der Verzögerung als Antwort auf ein Eindringen von Ansaugluft in den Motor 10, um einen Sollwert davon zu ändern. Zum Zeitpunkt t3 gilt, dass wenn die Antwortverzögerung bei dem Eindringen von Ansaugluft zu Null (0) wird, die ECU 10a den Betrag, um den der Zündzeitpunkt zu korrigieren ist, auf Null (0) stellt.
Ein Beispiel der vorstehenden Übergangskorrektur des Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung (d. h. Korrektur eines Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung) wird nachstehend beschrieben. Diese Korrektur wird in Schritt 50 von 2 durchgeführt.
7(a) veranschaulicht den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 in 1(b).
Der Spaltenvektor A3 besteht aus einer Kombination eines luftbezogenen Spaltenvektors A3air, der einen ausgewählten der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft enthält, und einem kraftstoffeinspritzungsbezogenen Spaltenvektor A3inj, der die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung enthält. Der luftbezogene Spaltenvektor A3air kann alternativ die zwei oder mehr Verbrennungsparameter bezüglich der Luft enthalten. Die Matrix A2 besteht aus einer luftbezogenen Matrix A2air, die Korrelationen zwischen dem luftbezogenen Spaltenvektor A3air und den Werten bezüglich einer Motorausgabe und einer kraftstoffeinspritzungsbezogenen Matrix A2inj, die Korrelationen zwischen dem kraftstoffeinspritzungsbezogenen Spaltenvektor A3inj und den Werten bezüglich einer Motorausgabe besteht.
Die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 bestimmt einen Korrekturfaktor K als eine Funktion einer Verzögerung einer Antwort auf eine Änderung des Ist-Werts des einen der luftbezogenen Verbrennungsparametern (z. B. der Menge von in den Motor 10 eingebrachten Ansaugluft) zu einer Änderung des Sollwerts davon, und multipliziert den kraftstoffeinspritzungsbezogenen Spaltenvektor A2inj mit dem Korrekturfaktor K, um den kraftstoffeinspritzungsbezogenen Spaltenvektor A3inj zu korrigieren. Der Korrekturfaktor K kann als eine Funktion der Antwortverzögerungen von Ist-Werten der zwei oder mehr Verbrennungsparameter bezüglich der Luft bestimmt werden. Alternativ kann die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20, wie in 7(b) veranschaulicht, arbeiten, um den kraftstoffeinspritzungsbezogenen Vektor A3inj, der durch Verwenden des kraftstoffeinspritzungsbezogenen Spaltenvektor A2inj abgeleitet wird, mit dem Korrekturfaktor K zu multiplizieren, um einen kraftstoffeinspritzungsbezogenen Spaltenvektor A3inj' zu produzieren.
In Kürze gilt, dass das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels Sollwerte von allen der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung durch Verwenden des einzelnen Korrekturfaktors K korrigiert. Beispielsweise kann die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 den Korrekturfaktor K zwischen Null (0) und Eins (1) berechnen (d. h. 0 < K < 1), um Änderungen von Sollwerten der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung entlang der durchgezogenen Linie in 6(d) zu glätten. Vorzugsweise gilt, dass der Korrekturfaktor K mit einem Anstieg der Antwortverzögerung des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft vermindert wird, und auf Null (0) eingestellt wird, zu dem Zeitpunkt, wenn die Antwortverzögerung zu Null (0) wird.
Beispielsweise kann die Antwortverzögerung einer Änderung der Menge von in den Motor 10 eingebrachten Ansaugluft über eine Abweichung eines Sollwerts der Menge von Ansaugluft, die durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 berechnet wird, von einem gegenwärtigen Wert davon, wie durch die Luftdurchflussmesseinrichtung 14 gemessen, bestimmt werden.
Das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels bringt die folgenden Vorteile.

1) Das Motorsteuersystem arbeitet, um Sollwerte von Verbrennungsparametern bezüglich der Kraftstoffeinspritzung als eine Funktion der Antwortverzögerung von mindestens einem der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft zu korrigieren, wodurch Ist-Werte der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit gewünschten Werten, die mit dem einen der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft, die nun der Antwortverzögerung unterworfen ist, zu bringen. Dies minimiert Abweichungen von Ist-Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von benötigten Werten davon während der Übergangsoperation beziehungsweise der instationären Operation des Motors 10.
2) Der gleiche Korrekturfaktor K wird verwendet, um die Sollwerte für alle der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren, was dazu führt, dass eine Abnahme einer Last einer Berechnung von Beträgen, um die die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, im Vergleich dazu, wenn Korrekturbeträge für jeden der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung bestimmt werden, erfolgt.
3) Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 ist ausgelegt, um die Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe und den unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern zu definieren, wodurch herausgefunden wird, wie die Verbrennungszustände des Motors 10 zu steuern sind, um die benötigten Werte bezüglich einer Motorausgabe zu erhalten. Insbesondere arbeitet das Motorsteuersystem, um eine Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 zu bestimmen, um so die Abweichungen von Ist-Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon zu minimieren, und die benötigten Werte bezüglich einer Motorausgabe in Anbetracht der Tatsache, dass sich die unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparameter gegenseitig mit einem der Werte bezüglich einer Motorausgabe beeinträchtigen, zu realisieren. Dies führt zu einer Verbesserung, um die Werte bezüglich einer Motorausgabe simultan näher zu den benötigten Werten zu bringen.
4) Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 ist ausgelegt, um die Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern und den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen zu definieren, wodurch herausgefunden wird, wie die Verbrennungszustände des Motors 10 gesteuert werden, um gewünschte Ausgangsbedingungen des Motors 10 zu erreichen. Insbesondere arbeitet das Motorsteuersystem, um eine Kombination der gesteuerten Variablen durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 zu bestimmen, um so die Abweichungen von Ist-Werten der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon zu minimieren, wodurch die Verschlechterung einer Motorsteuerbarkeit vermieden wird, die aus der gegenseitigen Beeinflussung der unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen mit einem der Verbrennungsparameter herrührt. Dies führt zu einer Verbesserung, um die Verbrennungsparameter simultan näher an die Sollwerte zu bringen.
5) Das Motorsteuersystem, wie vorstehend beschrieben, weist den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 und den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 für eine Verwendung des Auswählens einer Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter, die notwendig sind, um benötigte Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen, und eine Kombination von Befehlswerten für die gesteuerten Variablen, die benötigt werden, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter zu erreichen, auf, wodurch die Anpassungstests eliminiert werden, um die Optimalwerte solcher Kombinationen entsprechend herauszufinden, was zu einer Reduzierung einer Last aufgrund der Anpassungstestarbeit und der Kennfeldaufstellarbeit auf den Steuersystemhersteller führt, und ebenso die Kapazität des Speichers, die benötigt wird, um die Kennfelder in der ECU 10a zu speichern, senkt.

Insbesondere führt das Beziehen von Optimalwerten der vorstehenden Kombinationen für jede der Umgebungsbedingungen durch die Anpassungstests gewöhnlich zu einem großen Anstieg der Anzahl der Anpassungstests. Das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels verbessert jedoch die Robustheit gegen eine Änderung der Umgebungsbedingung, wie bereits in den 5(a) bis 5(d) diskutiert wurde, durch die Rückkopplungsregelung, wie vorstehend in 4) und 5) beschrieben wurde, wodurch die Notwendigkeit zum Vorbereiten des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22 und des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 für jede der Umgebungsbedingungen eliminiert wird, was ebenso die Last auf die Steuersystemhersteller reduziert.

6) Das Motorsteuersystem stellt die gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 simultan auf die koordinierte Weise derart ein, um Ist- oder berechnete Werte der Steuerparameter in Übereinstimmung mit Sollwerten davon in dem Rückkopplungsmodus zu bringen, wodurch Abweichungen der unterschiedlichen Arten von Verbrennungszuständen des Motors 10 von den Sollzuständen minimiert werden, welche von einer Änderung einer Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur von Kühlwasser für den Motor 10, herrühren. Dies verbessert die Robustheit der Verbrennungsparametersteuerung 30 gegen die Änderung einer Umgebungsbedingung bei einer Steuerung der Verbrennungszustände des Motors 10.
7) Das Motorsteuersystem stellt die Sollwerte der unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparameter simultan auf die koordinierte Weise ein, um so Ist- oder berechnete Werte bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit benötigten Werten davon auf die Rückkopplungsmethode zu bringen, wodurch Abweichungen der unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe von den Sollwerten minimiert werden, die von einer Änderung einer Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur von Kühlwasser für den Motor 10, herrühren. Dies verbessert die Robustheit der Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 gegen die Änderung einer Umgebungsbedingung bei einer Berechnung der Sollwerte der Verbrennungsparameter, die notwendig sind, die benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen.
8) Die Verbesserung der Robustheit gegen eine Änderung der Umgebungsbedingung eliminiert die Notwendigkeit des Widerspiegelns der Umgebungsbedingung, wie beispielsweise durch einen Kühlmittelsensor gemessen, bei einer Steuerung des Motors 10. Dies ermöglicht, dass ein oder mehr Umgebungsbedingungssensoren weggelassen werden können.
9) Gewöhnlich ist es sehr kompliziert, die Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe und den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 direkt zu definieren. Mit anderen Worten ist es sehr schwer, die Regressionslinien 32aM, wie in 3(a) veranschaulicht, experimentell herauszufinden. Es ist jedoch relativ einfach, die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern und zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 zu erhalten. Im Lichte dieser Tatsache verwendet das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 und den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, um die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Variablen durch die Verbrennungsparameter als Zwischenparameter zu definieren, wodurch die Einfachheit des Beziehens von Daten der Regressionslinien 22aM und 32aM, die bei dem Aufstellen des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22 und dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 verwendet werden, erleichtert wird.
10) Das Motorsteuersystem arbeitet, um die Ist- oder berechneten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe auf die Rückkopplungsmethode zu steuern, wobei die Verbrennungsparameter als die Zwischenparameter verwendet werden, und ebenso um Ist- oder berechnete Werte der Zwischenparameter (d. h. der Verbrennungsparameter) auf die Rückkopplungsmethode zu steuern, was zu einer verbesserten Robustheit gegen eine Änderung einer Umgebungsbedingung bei einer Steuerung des Motors 10 durch die Verbrennungsparametersteuerung 30 und die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 führt.
11) Wenn einer der Aktuatoren 11 gescheitert ist, richtig zu arbeiten, sodass es unmöglich wird, eine entsprechende der gesteuerten Variablen zu ändern, steuert das Motorsteuersystem die Ist- oder berechneten Werte der Verbrennungsparameter auf die Rückkopplungsmethode, sodass die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen damit fortfahren, korrigiert zu werden, bis die Verbrennungsparameterabweichungen zu Null (0) werden. Dies bewirkt, dass die anderen gesteuerten Variablen für die Aktuatoren 11 geeignet arbeiten, um auf die koordinierte Weise angepasst zu werden, um die Ist-Werte der Verbrennungsparameter in Übereinstimmung mit den Sollwerten zu bringen, wodurch die Werte bezüglich einer Motorausgabe den benötigten Werten entsprechend angenähert werden.

Die 8(a) bis 8(c) veranschaulichen den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der entgegen dem ersten Ausführungsbeispiel Beträge, um die die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, für jeden der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung bereitgestellt sind.
Korrelationen zwischen Korrekturbeträgen, die Beträge sind, um die die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, und die Antwortverzögerung eines Ausgewählten der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft sind über einen arithmetischen Ausdruck einer Korrektur bezüglich einer Kraftstoffeinspritzung definiert, wie in 8(b) gezeigt ist. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel können die Antwortverzögerungen der zwei oder mehr Verbrennungsparameter bezüglich der Luft bei einer Korrektur der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung verwendet werden.
Der arithmetische Ausdruck einer Korrektur bezüglich der Kraftstoffeinspritzung besteht aus einem Spaltenvektor B1, einer Matrix B2 und einem Spaltenvektor B3inj. Der Spaltenvektor B1 umfasst Variablen, die Beträge darstellen, um die die gegenwärtigen Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zu ändern sind (d. h. Soll-Änderungen) und eine Antwortverzögerung ΔAir. Der Spaltenvektor B3inj umfasst Variablen, welche die Korrekturbeträge für die unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern bezüglich der Kraftstoffeinspritzung darstellen. Das Produkt des Spaltenvektors B1 und der Matrix B2 ist der Spaltenvektor B3inj. Die Matrix B2 besteht aus experimentell hergeleiteten Einträgen.
Der Korrekturbetrag für jeden der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung (d. h. jeder Eintrag des Spaltenvektors B3inj) wird daher durch Substituieren von Soll-Änderung in benötigte oder gemessene Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe, Soll-Änderungen der Motorausgabeabweichungen wie durch die Berechnungseinrichtung einer Motorausgabeabweichung 40 berechnet, oder Soll-Änderungen der Gesamtwerte der Motorausgabeabweichungen, wie durch den Integrator 21 berechnet wurde, in einen der Variablen des Spaltenvektors B1, der die Werte bezüglich einer Motorausgabe darstellt, und ebenso Substituieren einer Abweichung eines Sollwerts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft, wie durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 berechnet wurde, von einem Ist-Wert davon, wie durch den Verbrennungszustandssensor 14 gemessen wurde, in eine der Variablen in den Spaltenvektor B1, der die Antwortverzögerung ΔAir darstellt, ermittelt.
Die Korrektur des kraftstoffeinspritzungsbezogenen Spaltenvektors A3inj ist, wie in 8(c) veranschaulicht ist, durch Hinzufügen des Spaltenvektors B3inj (d. h. den Korrekturbeträgen), die durch den arithmetischen Ausdruck einer Korrektur bezüglich der Kraftstoffeinspritzung von 8(b) hergeleitet wurde, zu dem Kraftstoffeinspritz-bezüglichen Spaltenvektor A3inj, der durch Verwenden des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22 von 8(a) berechnet wurde, aufgestellt, um den Kraftstoffeinspritz-bezogenen Spaltenvektor A3inj' zu produzieren.
Das Motorssteuersystem dieses Ausführungsbeispiels verwendet den arithmetischen Ausdruck einer Korrektur bezüglich der Kraftstoffeinspritzung unabhängig des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22, wodurch der Vorteil einer Vereinfachung der Berechnung der Korrekturbeträge für die entsprechenden Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zusätzlich zu den bereits in 1) bis 10) beschriebenen vorteilhaften Effekten erzeugt wird.
9 veranschaulicht den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem die Korrektur von Einträgen des Kraftstoffeinspritz-bezogenen Spaltenvektors A3inj in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 durch Korrigieren der Kraftstoffeinspritz-bezogenen Matrix A2inj direkt erfolgt. In dem veranschaulichten Beispiel werden der Wert a₂₂ der Kraftstoffeinspritz-bezogenen Matrix A2inj als eine Funktion der Antwortverzögerung ΔAir korrigiert. Das Motorssteuersystem dieses Ausführungsbeispiels bringt die gleichen vorteilhaften Effekte wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
10 veranschaulicht den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 in dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen korrigiert werden. Diese Korrektur wird für gesteuerte Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, wie nachstehend detailliert beschrieben ist, in Schritt 90 von 2 durch Verwenden des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 von 10 anstatt der in 1(c).
Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 von 10 besteht aus einem Spaltenvektor A3, der Variable enthält, die Beträge darstellen, um die die gegenwärtigen Werte der Verbrennungsparameter zu ändern sind (d. h. Soll-Änderungen) und der Antwortverzögerung ΔAir eines Ausgewählten der Verbrennungsparameter bezüglich der Luft, einer Matrix A4 und einem Spaltenvektor A5, der Variable enthält, die Beträge darstellen, um die gegenwärtige Werte der gesteuerten Variable zu ändern sind (d. h. Soll-Änderungen). Die Antwortverzögerungen der zwei oder mehr Verbrennungsparameter bezüglich der Luft können wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen alternativ verwendet werden. Das Produkt des Spaltenvektors A3 und der Matrix A4 ist der Spaltenvektor A5. Die Matrix A4 besteht aus experimentell hergeleiteten Einträgen. Der Spaltenvektor A3 umfasst den luftbezogenen Spaltenvektor A3air, der die Verbrennungsparameter bezüglich der Luft darstellt, der kraftstoffeinspritzungsbezogene Spaltenvektor A3inj stellt die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung dar, und der Antwortverzögerungsvektor A3K stellt die Antwortverzögerung ΔAir dar. Die Werte A4K in der (q + 1)-ten Spalte der Matrix A4 stellt den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen dar, und definiert Korrelationen zwischen den Korrekturbeträgen für die unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen und der Antwortverzögerung ΔAir.
Die Werte A4K in der (q + 1)-ten Spalte der Matrix A4 werden derart ausgewählt, um die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu glätten (z. B. der Druck von einzuspritzendem Kraftstoff, die Einspritzmenge, der Einspritzzeitpunkt, und die Anzahl von Einspritzvorgängen), ohne einer schrittweisen Änderung. Die Werte A4K können derart bestimmt werden, um Korrekturbeträge von Null (0) für die gesteuerten Variablen bezüglich der Luft zu produzieren (z. B. die EGR-Menge, der Ladedruck, die Menge von Ansaugluft, die Öffnungs-/Schließzeitpunkte der Ansaug- und Auslassventile und der Betrag eines Hubes der Ansaug- und Auslassventile), oder um die gesteuerten Variablen bezüglich der Luft auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben zu korrigieren.
Das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels bringt ebenso die gleichen vorteilhaften Effekte, die bereits in 1) bis 10) beschrieben wurden.
11 veranschaulicht den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 des vierten Ausführungsbeispiels weist dem Anspruchsverzögerungsvektor A3K auf, der die Antwortverzögerung ΔAir darstellt, und in dem Spaltenvektor A3 eingearbeitet ist, um die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren. In dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 von 11 wird die Korrektur von Werten der gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung in dem Spaltenvektor A5 durch direktes Korrigieren des Spaltenvektors A4 durchgeführt. In dem veranschaulichten Beispiel werden der Wert b_p2 der Matrix A4 als eine Funktion der Antwortverzögerung ΔAir korrigiert. Das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels bringt die gleichen vorteilhaften Effekte wie in dem vierten Ausführungsbeispiel.
12 veranschaulicht ein Motorsteuersystem des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Das Motorsteuersystem des ersten Ausführungsbeispiels ist ausgelegt, um die Referenzbefehlswerte unabhängig von dem Steuerprozess in 2 zu berechnen, und die Lösungen, die durch Substituieren der Verbrennungsparameterabweichungen in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 als Beträge, um die die Referenzbefehlswerte zu korrigieren sind, auf die Rückkopplungsmethode hergeleitet sind, zu bestimmen. Im Gegensatz dazu bestimmt das Motorsteuersystem des sechsten Ausführungsbeispiels in 12 die durch Substituieren der Sollwerte der Verbrennungsparameter in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 als die Referenzbefehlswerte hergeleiteten Lösungen, und berechnet Beträge, um die die Referenzbefehlswerte in dem Rückkopplungsmodus zu korrigieren sind, basierend auf den Verbrennungsparameterabweichungen in einer Rückkopplungssteuerung 33. Das Motorsteuersystem verwendet die Referenzbefehlswerte, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 abgeleitet werden und die Korrekturbeträge, die durch die Rückkopplungssteuerung 33 abgeleitet werden, um die Befehlswerte zu produzieren, die direkt an die Aktuatoren 11 durch eine Befehlswertberechnungseinrichtung 34 ausgegeben werden.
Das Motorsteuersystem des ersten Ausführungsbeispiels berechnet die Referenzsollwerte der Verbrennungsparameter unabhängig des Steuerprozesses in 2, und bestimmt die Lösungen, die durch Substituieren der Motorausgabeabweichungen in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 als Beträge, um die die Referenzsollwerte auf die Rückkopplungsmethode zu korrigieren sind, abgeleitet werden. Im Gegensatz dazu bestimmt das Motorssteuersystem des sechsten Ausführungsbeispiels die Lösungen, die durch Substituieren der benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 als die Referenzsollwerte abgeleitet werden, und berechnet Beträge, um die die Referenzsollwerte auf die Rückkopplungsmethode basierend auf den Motorausgabeabweichungen in der Rückkopplungssteuerung 23 zu korrigieren sind. Das Motorsteuersystem verwendet die Referenzsollwerte, die durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 abgeleitet werden, und die Korrekturbeträge, die durch die Rückkopplungssteuerung 23 abgeleitet werden, um in einer Sollwertberechnungseinrichtung 24 die Sollwerte der Verbrennungsparameter zu produzieren, die direkt zu dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 und die Rückkopplungssteuerung 33 auszugeben sind.
Das Motorsteuersystem des sechsten Ausführungsbeispiels dient dazu, die Verbrennungsparameter und die Ist- oder berechneten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe auf die gleiche koordinierte Rückkopplungsmethode wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zu steuern.
Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich den bevorzugten Ausführungsbeispielen offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu erleichtern, sollte verstanden sein, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, verkörpert sein kann. Daher sollte die Erfindung verstanden werden, um alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen zu umfassen, die verkörpert werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung, die in den anhängenden Patentansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.
Beispielsweise kann das Motorsteuersystem ausgelegt sein, um die Aktuatoren 11 auf eine Weise zu steuern, bei der die Merkmale des ersten bis sechsten Ausführungsbeispiels kombiniert sind.
Das Motorsteuersystem in jedem des ersten bis sechsten Ausführungsbeispiels steuert die Ist- oder berechneten Werte der Verbrennungsparameter und der Werte bezüglich einer Motorausgabe auf die Rückkopplungsmethode, jedoch kann dieses alternativ ausgelegt sein, um mindestens eines des Ersteren und Letzteren auf die Offene-Steuerungs-Methode zu steuern. Beispielsweise werden die Rückkopplungssteuerung 23, die Sollwert-Berechnungseinrichtung 24 und die Berechnungseinrichtung einer Abweichung einer Motorausgabe 40, wie in 12 veranschaulicht ist, weggelassen. Das Motorsteuersystem gibt die Referenzsollwerte, die durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 abgeleitet werden, direkt an die Verbrennungsparametersteuerung 30 aus. Alternativ werden die Rückkopplungssteuerung 33, die Befehlswertberechnungseinrichtung 34 und die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 weggelassen. Das Motorsteuersystem gibt die Referenzbefehlswerte, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen abgeleitet werden, direkt an die Aktuatoren 11 aus.
Das Motorsteuersystem in jedem des ersten bis sechsten Ausführungsbeispiels kann konstruiert sein, um entweder den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 oder den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 mit dem nachfolgenden Kennfeld zu ersetzen. Ein Kennfeld, in dem Optimalwerte der Verbrennungsparameter für jeden der benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe gespeichert sind, kann durch einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 ersetzt werden. Ein Kennfeld, in dem Optimalwerte der gesteuerten Variablen für jeden der Sollwerte der Verbrennungsparameter gespeichert sind, kann alternativ durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 ersetzt werden.
Das Motorsteuersystem kann mit einem Sensor ausgestattet sein, der eine Umgebungsbedingung, wie etwa die Temperatur von Kühlwasser oder eines Kühlmittels für den Motor 10, misst, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter, die durch die Verbrennungsparameterberechnungseinrichtung 20 berechnet wurde und/oder die Befehlswerte der gesteuerten Variablen, die durch die Verbrennungsparametersteuerung 30 berechnet wurden, basierend auf der gemessenen Umgebungsbedingung zu korrigieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-251865 [0001]
JP 2008-223643 [0007, 0121]
JP 2007-77935 [0007, 0121]

Claims

Motorsteuervorrichtung, mit: einer Speichervorrichtung, die darin einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters speichert, der Korrelationen zwischen einer Vielzahl von Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe, die mit Ausgabecharakteristiken einer Verbrennungskraftmaschine verknüpft sind, und einer Vielzahl von Arten von Verbrennungsparametern, die mit Verbrennungszuständen der Verbrennungskraftmaschine verknüpft sind, definiert, wobei die Verbrennungsparameter in eine Vielzahl von Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die sich in Abhängigkeit auf einen Zustand einer Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine ändern, und mindestens einen Verbrennungsparameter bezüglich der Luft, der sich in Abhängigkeit auf einem Luftzustand in der Verbrennungskraftmaschine ändert, heruntergebrochen sind; einer Verbrennungssollwertberechnungseinrichtung, die den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters verwendet, der in der Speichervorrichtung gespeichert ist, um eine Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter zu berechnen, die den benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe entsprechen; einer Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen, die Befehlswerte basierend auf der Kombination der Sollwerte der Verbrennungsparameter berechnet, die durch die Verbrennungssollwertberechnungseinrichtung abgeleitet wurden, wobei die Befehlswerte bereitgestellt sind, um gesteuerte Variablen von Aktuatoren anzupassen, die arbeiten, um die Verbrennungszustände der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, um gewünschte Werte der Ausgabecharakteristiken der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen; und einer Korrektureinrichtung eines Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die in der Verbrennungssollwertberechnungseinrichtung installiert ist, wobei die Korrektureinrichtung eines Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung arbeitet, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer Antwortverzögerung einer Änderung eines Istwerts der Verbrennungsparameter der Luft zu einer Änderung des Sollwerts davon zu korrigieren.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Speichervorrichtung darin einen arithmetischen Ausdruck einer Korrektur bezüglich der Kraftstoffeinspritzung speichert, der Korrelationen zwischen Korrekturbeträgen definiert, die Beträge sind, um die die Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, und die Antwortverzögerung, und wobei die Korrektureinrichtung eines Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung die Korrekturbeträge für die Sollwerte der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Antwortverzögerung durch Verwenden des arithmetischen Ausdrucks einer Korrektur bezüglich der Kraftstoffeinspritzung berechnet.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Korrektureinrichtung eines Verbrennungsparameters bezüglich der Kraftstoffeinspritzung die Sollwerte von allen der Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung durch Verwenden eines einzelnen Korrekturfaktors korrigiert.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Speichervorrichtung ebenso darin einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen speichert, der Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen definiert, und wobei die Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwendet, um eine Kombination der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen zu berechnen, die den Sollwerten der Verbrennungsparameter entsprechen.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Motorausgaberückkopplungssteuerschaltung, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon zurück zu einer Berechnung der Sollwerte der Verbrennungsparameter rückführt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Verbrennungsparameterrückkopplungssteuerschaltung, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon zurück zu einer Berechnung der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen rückführt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Werte bezüglich einer Motorausgabe mindestens zwei, einer physikalischen Größe, die mit einer Abgasemission von der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, einer physikalischen Größe, die mit einem Ausgangsmoment der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, einer physikalischen Größe, die mit einem Kraftstoffverbrauch verknüpft ist, und einer physikalischen Größe, die mit einem Verbrennungsgeräusch der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, darstellen.
Motorsteuervorrichtung, mit: einer Verbrennungssollwertberechnungseinrichtung, die Sollwerte von Verbrennungsparametern berechnet, die mit Verbrennungszuständen einer Verbrennungskraftmaschine verknüpft sind, basierend auf Werten bezüglich einer Motorausgabe, die Ausgabecharakteristiken der Verbrennungskraftmaschine angeben, wobei die Verbrennungsparameter in eine Vielzahl von Verbrennungsparameter bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die sich in Abhängigkeit auf einen Zustand einer Kraftstoffeinspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskraftmaschine ändern, und mindestens einen Verbrennungsparameter bezüglich der Luft, der sich in Abhängigkeit auf einen Luftzustand in der Verbrennungskraftmaschine ändert, heruntergebrochen werden; einer Speichervorrichtung, die darin einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen speichert, der Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und gesteuerten Variablen von Aktuatoren definiert, die arbeiten, um Verbrennungszustände der Verbrennungskraftmaschine zu steuern, wobei die gesteuerten Variablen in eine Vielzahl von gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die einen Zustand einer Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine beeinträchtigen, und mindestens eine gesteuerte Variable bezüglich der Luft, die einen Zustand von Luft in dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine beeinträchtigt, heruntergebrochen werden; einer Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen, die den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwendet, der in der Speichervorrichtung gespeichert ist, um eine Kombination von Befehlswerten zu berechnen, die den Sollwerten der Verbrennungsparameter entsprechen, wobei die Befehlswerte bereitgestellt sind, um die gesteuerten Variablen der Aktuatoren anzupassen, um gewünschte Werte der Ausgabecharakteristiken der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen; und einer Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung, die in der Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen installiert ist, wobei die Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung arbeitet, um die Befehlswerte für die gesteuerten Variabeln bezüglich der Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer Antwortverzögerung bei einer Änderung eines Istwerts des Verbrennungsparameters bezüglich der Luft zu einer Änderung des Sollwerts davon zu korrigieren.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Speichervorrichtung darin einen arithmetischen Ausdruck einer Korrektur einer gesteuerten Variablen speichert, der Korrelationen zwischen Korrekturbeträgen definiert, die Beträge sind, um die die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung zu korrigieren sind, und die Antwortverzögerung, und wobei die Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung die Korrekturbeträge für die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Antwortverzögerung durch Verwenden des arithmetischen Ausdrucks einer Korrektur einer gesteuerten Variablen berechnet.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Korrektureinrichtung einer gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung die Befehlswerte für alle der gesteuerten Variablen bezüglich der Kraftstoffeinspritzung durch Verwenden eines einzelnen Korrekturfaktors korrigiert.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Speichervorrichtung ebenso darin einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters speichert, der Korrelationen zwischen Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern definiert, und wobei die Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters verwendet, um eine Kombination der Sollwerte der Verbrennungsparameter zu berechnen, die den benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe entsprechen.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, weiterhin mit einer Motorausgaberückkopplungssteuerschaltung, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon zurück zu einer Berechnung der Sollwerte für die Verbrennungsparameter rückführt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, weiterhin mit einer Verbrennungsparameterrückkopplungssteuerschaltung, die Abweichungen von Ist- oder berechneten Werten der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon zurück zu einer Berechnung der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen rückführt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Werte bezüglich einer Motorausgabe mindestens zwei, einer physikalischen Größe, die mit einer Abgasemission von der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, einer physikalischen Größe, die mit einem Ausgangsmoment der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, einer physikalischen Größe, die mit einem Kraftstoffverbrauch verknüpft ist, und einer physikalischen Größe, die mit einem Verbrennungsgeräusch der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, darstellen.