DE102010043238B4

DE102010043238B4 - Motorsteuersystem mit einem Algorithmus zur Aktuatorsteuerung

Info

Publication number: DE102010043238B4
Application number: DE102010043238.5A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Asano; Yoshimitsu Takashima; Koji Ishizuka; Satoru Sasaki; Kazuhiro Higuchi; Sumitaka Ikeda; Youhei Morimoto; Mitsuhiro Nishimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: JP4924694B2; US8401762B2; US20110106399A1; CN102052183B; DE102010043238A1; JP2011094588A; CN102052183A

Abstract

Motorsteuervorrichtung, mit:einer Verbrennungssollwertberechnungseinrichtung, die einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters verwendet, der eine Korrelation zwischen mindestens einem Wert bezüglich einer Motorausgabe, der eine Ausgabecharakteristik einer Verbrennungskraftmaschine angibt, und mindestens einem Verbrennungsparameter, der mit einem Verbrennungszustand der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, definiert, um einen Sollwert des Verbrennungsparameters zu berechnen, der notwendig ist, um einen benötigten Wert des Werts bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen;einer Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen, die einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwendet, der eine Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und mindestens einer gesteuerten Variablen von mindestens einem Aktuator definiert, um einen Befehlswert zu berechnen, der einen Sollwert der gesteuerten Variablen darstellt, um den Sollwert des Verbrennungsparameters zu erreichen, wobei der Aktuator betreibbar ist, um den Verbrennungszustand der Verbrennungskraftmaschine basierend auf dem Befehlswert zu steuern;einer Verbrennungszustandsbestimmungseinrichtung, die einen Istwert des Verbrennungsparameters bestimmt; undeiner Einlernschaltung, die eine Einlernoperation durchführt, um die Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters einzulernen, um den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu aktualisieren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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.
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 (der ebenso als Aufladedruck bezeichnet wird), die Menge von Ansaugluft, der Zündzeitpunkt, und ein Öffnungs-/Schließzeitpunkt von Ansaug- und Auslassventilen, um Werte 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.
Beispielsweise offenbaren die japanischen Patenterstveröffentlichungen Nr. JP 2008 - 223 643 A und JP 2007 - 77 935 A Motorsteuersysteme der vorstehenden Art, 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 weisen den Nachteil auf, dass sich Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Werten gewöhnlich mit einer Änderung einer Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur einer Außenluft, oder aufgrund einer individuellen Schwankung des Motors ändern, was zu Abweichungen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten führt.
Das Problem kann durch Einlernen von Änderungen von Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Variablen in Abhängigkeit auf der Änderung einer Umgebungsbedingung eliminiert werden. Dies benötigt jedoch das Messen von Emissionen von dem Motor, wie etwa NOx oder PM, des Ausgangs- bzw. Ausgabemoments von dem Motor, des Kraftstoffverbrauchs in dem Motor, oder Geräusche, die von einer Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor herrühren (d.h. die Werte bezüglich einer Motorausgabe), was zu einem großen Anstieg der Kosten führt, um das System in Automobilfahrzeugen zu installieren. Um diesem Problem zu begegnen, sind einige der Motorsteuersysteme ausgelegt, um die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Werten zu korrigieren, um so Änderungen darin mit einer Änderung einer Umgebungsbedingung des Motors durch Verwenden eines Korrekturkennfeldes oder Einlernen nur der Korrelationen, die mit messbaren Werten bezüglich einer Motorausgabe verknüpft sind, zu kompensieren. Das Aufstellen des Korrekturkennfeldes benötigt viele Daten bezüglich einer Korrespondenz zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Variablen unter Umgebungsbedingungen, welche für die Korrelationen notwendig sind, um korrigiert zu werden, wodurch eine schwere Belastung auf Steuersystemhersteller entsteht, oder zu einer Wahrscheinlichkeit einer Schwierigkeit führt, um alle der Werte bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit den benötigten Werten davon zu bringen.
Darüber hinaus können einige der Werte bezüglich einer Motorausgabe durch Verwenden von in einem Fahrzeug installierten Sensoren direkt gemessen werden (z.B. die Messung von NOx durch Verwenden eines NOx-Sensors), oder indirekt (z.B. die Messung von PM durch Verwenden eines A/F-Sensors), um die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Variablen partiell einzulernen, jedoch entsteht das Problem, dass wenn das Ansprechverhalten der Sensoren unerwünscht niedrig ist, das partielle Einlernen nur bei einem begrenzten Zustand durchgeführt werden muss, zum Beispiel, wenn der Motor in dem stationären Zustand läuft.
Ferner offenbart die EP 1 538 325 A1 ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine, wobei jener Verbrennungsparameter, der den kleinsten Fehler in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzbetriebsart oder Verbrennungsbetriebsart der Maschine unter einer Vielzahl von Arten von Verbrennungsparametern ausgibt, die den Maschinenverbrennungszustand ausdrücken, die basierend auf dem Brennkammerdruck und Maschinenkurbelwinkel berechnet werden, ausgewählt wird, und der ausgewählte Verbrennungsparameters für eine Korrektur verwendet wird. Die EP 1 617 056 A2 beschreibt ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Kraftstoffeinspritzparameter gemäß der erfassten Drehzahl des Motors und der geschätzten Innenzylindersauerstoffmenge, wenn der Motor im Dauerzustand ist, und gemäß der erfassten Drehzahl des Motors und der korrigierten Innenzylindersauerstoffmenge, wenn der Motor im Übergangszustand ist, ausgewählt wird, und ein Injektor basierend auf dem bestimmten Kraftstoffeinspritzparameter gesteuert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine prinzipielle Aufgabe der Erfindung eine Motorsteuervorrichtung bereitzustellen, die konstruiert ist, um eine Last aufgrund einer Anpassungstestarbeit und einer Kennfeldaufstellarbeit zu vermindern, und die Steuerbarkeit, um die Werte bezüglich einer Ausgabe in Übereinstimmung mit benötigten Werten zu bringen, zu verbessern.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung bereitzustellen, die ausgelegt ist, um eine hohe Genauigkeit sicherzustellen, wenn die Werte bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit benötigten Werten gebracht werden, mit weniger Messungs-Merkmalen, wie etwa Sensoren.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung bereitgestellt, die in Automobilfahrzeugen angewendet werden kann. Die Motorsteuervorrichtung weist auf: (a) eine Berechnungseinrichtung eines Verbrennungssollwertes, die einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters, der eine Korrelation zwischen mindestens einem Wert bezüglich einer Motorausgabe, die eine Ausgabecharakteristik einer Verbrennungskraftmaschine definiert, und mindestens einem Verbrennungsparameter, der mit einem Verbrennungszustand der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, verwendet, um einen Sollwert des Verbrennungsparameters zu berechnen, der notwendig ist, einen benötigten Wert des Wertes bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen; (b) eine Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen, die einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwendet, der eine Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und mindestens einer gesteuerten Variablen von mindestens einem Aktuator definiert, um einen Befehlwert zu berechnen, der einen Sollwert der gesteuerten Variablen darstellt, um den Sollwert des Verbrennungsparameters zu erreichen, wobei der Aktuator betreibbar ist, um den Verbrennungszustand der Verbrennungskraftmaschine basierend auf dem Befehlswert zu steuern; (c) eine Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustandes, die einen Istwert des Verbrennungsparameters bestimmt; und (d) eine Einlernschaltung, die eine Einlernoperation durchführt, um die Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters einzulernen, um den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu aktualisieren.
Der vorstehend beschriebene arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen definiert die Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und der gesteuerten Variablen des Aktuators. Die Übereinstimmung eines Istwerts des Verbrennungsparameters mit einem Sollwert davon kann daher durch Steuern der Operation des Aktuators erreicht werden, um den benötigten Wert der gesteuerten Variablen zu erreichen, der durch Substituieren des Sollwerts des Verbrennungsparameters in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen erreicht wird. Mit anderen Worten drückt der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen aus, wie der Aktuator zu betreiben ist, um den gewünschten Verbrennungszustand des Motors zu erreichen. Der Sollwert des Verbrennungsparameters wird daher durch Bestimmen des Befehlswerts basierend auf einem durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen berechneten Wert bestimmt, und der Befehlswert an den Aktuator ausgegeben. 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 Berechnungseinrichtung eines Sollwerts eines Verbrennungsparameters verwendet den arithmetischen Ausdruck eines gesteuerten Parameters, um einen Sollverbrennungszustand des Motors zu bestimmen (d.h. den Sollwert des Verbrennungsparameters). Der benötigte Wert des Wertes bezüglich einer Motorausgabe wird daher durch Steuern des Motors erreicht, um den Sollverbrennungszustand aufzuweisen, d.h. um den Sollwert des Verbrennungsparameters zu erreichen.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters, wie vorstehend beschrieben, definiert die Korrelation zwischen dem Wert bezüglich einer Motorausgabe und dem Verbrennungsparameter. Die Übereinstimmung eines Istwerts des Wertes bezüglich einer Motorausgabe mit einem benötigten Wert davon kann daher dadurch erreicht werden, in dem der Verbrennungszustand der Verbrennungskraftmaschine in Richtung eines Wertes des Verbrennungsparameters gebracht wird, der durch Substituieren des benötigten Wertes des Wertes bezüglich einer Motorausgabe in dem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters abgeleitet wird. Mit anderen Worten beschreibt der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters eine Beziehung des Verbrennungszustands, in der die Verbrennungskraftmaschine zu setzen ist, um den Wert bezüglich einer Motorausgabe aufzuweisen. Der benötigte Wert des Werts bezüglich einer Motorausgabe wird daher durch Bestimmen eines Wertes erreicht, der aus dem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters als der Sollwert des Verbrennungsparameters berechnet wird, und Steuern einer Operation des Aktuators, um den Sollwert zu erreichen. Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters kann über eine Determinante implementiert sein, wie in 1(b) veranschaulicht ist, oder ein Modell, wie in 1(a) veranschaulicht ist.
Wie aus der vorstehenden Diskussion hervorgeht, arbeitet die Motorsteuervorrichtung, um den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters und den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu verwenden, um die Korrelation zwischen dem Wert bezüglich einer Motorausgabe und dem Verbrennungsparameter sowie zwischen dem Verbrennungsparameter und der gesteuerten Variablen zu definieren, wodurch herausgefunden wird, wie der Aktuator zu betreiben ist, um einen gewünschten Verbrennungszustand des Motors zu erreichen, und der Verbrennungszustand bezüglich der Ausgabebedingung des Motors gefunden wird. Dies bedeutet, dass der Verbrennungsparameter als ein Zwischenparameter verwendet wird, um die Korrelation zwischen dem Wert bezüglich einer Motorausgabe und der gesteuerten Variablen zu erreichen. Die simultane Übereinstimmung des Werts bezüglich einer Motorausgabe mit dem benötigten Wert davon wird daher durch Berechnen des Sollwerts des Verbrennungsparameters basierend auf dem benötigten Wert des Wert bezüglich einer Motorausgabe durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters erreicht, wobei der Befehlswert für die gesteuerte Variable produziert wird, die dem berechneten Sollwert entspricht, über den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen, und Steuern der Operation des Aktuators über den Befehlswert.
Eine Beziehung zwischen der gesteuerten Variablen und dem Wert bezüglich einer Motorausgabe kann sich mit einer Änderung der Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur eines Kühlmittels des Motors oder der Außenlufttemperatur, oder aufgrund eines Alterns des Motors ändern, was dadurch zu einer Änderung einer Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und der gesteuerten Variablen führt, wie durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen definiert ist. Die Korrelation zwischen dem Wert bezüglich einer Motorausgabe und dem Verbrennungsparameter, wie durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters definiert ist, hängt stark von den Charakteristiken des Motors ab, aber ist weniger abhängig von einer Änderung des Umgebungszustands. Die Erfinder dieser Anmeldung haben das Augenmerk auf eine solche Abhängigkeitsdifferenz zwischen dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen und dem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters gerichtet, und die Motorsteuervorrichtung ausgelegt, um die Einlernschaltung aufzuweisen, die den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters einlernt oder aktualisiert, wie durch die Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungsparameters bestimmt wird. Dies verbessert die Genauigkeit bei einem Bestimmen der gesteuerten Variablen des Aktuators durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen, die feinfühlig auf eine Änderung einer Umgebungsbedingung reagiert, und stellt die Stabilität, um den Wert bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit dem benötigten Wert zu bringen, sicher.
In dem Fall, in dem der Wert bezüglich einer Motorausgabe beispielsweise durch den NOx-Sensor erfasst wird, um die Korrelation zwischen dem Wert bezüglich einer Motorausgabe und der gesteuerten Variablen einzulernen, ist ein solches Einlernen nur in dem Zustand notwendig, in dem der NOx-Sensor ausreichend feinfühlig auf eine Änderung einer Konzentration von NOx in Emissionen von dem Motor reagiert, beispielsweise wenn der Motor in dem stationären Zustand läuft, weil das Ansprechverhalten des NOx-Sensors gewöhnlich niedrig ist. Ebenso kostet es viel, um die Korrelation einzulernen. Im Gegensatz dazu ist es gewöhnlich schneller, den Verbrennungsparameter durch Verwenden der Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands in vielen von einlernbaren Zuständen zu erfassen. Es ist ebenso einfach, die Korrelation zwischen der gesteuerten Variablen und dem Verbrennungsparameter vollständig einzulernen. Das Einlernen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen ist sehr effektiv bei einem Sicherstellen der Genauigkeit, um den Wert bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit einem benötigten Wert zu bringen.
Die Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands, welche einen Istwert des Verbrennungsparameters für ein Verwenden bei einem Einlernen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen bestimmt, kann über einen physikalischen Sensor oder ein arithmetisches Modell implementiert sein.
In der bevorzugten Methode der Erfindung kann die Einlernoperation der Einlernschaltung zulässig sein, um während eines stationären Zustandsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine zu starten, bei dem eine Änderungsrate eines Istwerts der Verbrennungsparameter, wie durch die Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands bestimmt ist, innerhalb eines vorgegebenen Wertes stabilisiert ist, während die Einlernoperation gehindert werden kann, während eines Übergangszustandsbetriebs bzw. instationären Betriebs der Verbrennungskraftmaschine zu starten, in dem die Änderungsrate größer als der vorgegebene Wert ist.
Die Messung des Verbrennungsparameters kann gewöhnlich schneller durchgeführt werden als die des Wertes bezüglich einer Motorausgabe. Der Messnachlauf oder Messfehler wird in Abhängigkeit von der Art einer verwendeten Einrichtung als die Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungsparameters ansteigen, was zu einer Verschlechterung bei einem Einlernen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen führt. Diesem Problem kann durch Durchführen der Einlernoperation begegnet werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine in dem stationären Zustand arbeitet.
Die Einlernoperation kann durchgeführt werden, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem Übergangs- beziehungsweise instationären Zustand befindet. In diesem Fall kann ein größerer Gewichtungsfaktor bei einer Aktualisierung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters verwendet werden, der während eines stationären Zustandsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine abgetastet wird, in dem eine Änderungsrate eines Istwerts des Verbrennungsparameters innerhalb eines vorgegebenen Wertes stabilisiert ist, während ein kleinerer Gewichtungsfaktor bei einem Aktualisieren des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters verwendet werden kann, der während eines Übergangszustandsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine abgetastet wird, in dem die Änderungsrate größer als der vorgegebene Wert ist. Dies minimiert die Verschlechterung bei einem Einlernen oder Aktualisieren des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen, und ermöglicht ebenso, dass die Anzahl von Malen, bei denen die Einlernoperation durchgeführt wird, im Vergleich dazu erhöht wird, wenn die Einlernoperation von einem Starten während des Übergangszustands der Verbrennungskraftmaschine verhindert wird.
Die Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands kann während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine kalibriert werden. Die Einlernoperation kann ein Starten zulassen, wenn eine Zeit verstrichen ist, seitdem ein Kalibrieren der Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands innerhalb eines vorbestimmten Zeitlimits abgeschlossen ist, während die Einlernoperation von einem Starten gehindert wird, wenn die verstrichene Zeit außerhalb des vorbestimmten Zeitlimits liegt.
Beispielsweise gilt in dem Fall, in dem die Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands über einen Zylinderdrucksensor implementiert ist, der den Druck in einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine misst, dass die Kalibrierung basierend auf einer Abweichung einer Ausgabe des Zylinderdrucksensors durchgeführt wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem Zustand ist, in dem der Druck in dem Zylinder der atmosphärische Druck sein würde, z.B. zu dem Zeitpunkt, wenn ein Zündschalter bei dem atmosphärischen Druck eingeschaltet wird.
Die hohe Genauigkeit der Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungsparameters ist gewöhnlich so unmittelbar wie möglich nach dem Abschluss der Kalibrierung der Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands sichergestellt. In Anbetracht dessen verhindert die Motorsteuervorrichtung ein Starten der Einlernoperation, wenn die Zeit der Kalibrierung der Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands abgeschlossen ist, innerhalb des vorbestimmten Zeitlimits liegt, verstrichen ist, und verhindert ein Starten davon, wenn die verstrichene Zeit außerhalb des vorbestimmten Zeitlimits liegt.
Alternativ kann die Einlernoperation nach dem Verstreichen des Zeitlimits durchgeführt werden. In diesem Fall gilt vorzugsweise, dass ein größerer Gewichtungsfaktor bei einer Aktualisierung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters verwendet wird, der innerhalb des vorbestimmten Zeitlimits abgetastet wird, während ein kleinerer Gewichtungsfaktor bei einer Aktualisierung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters verwendet wird, der nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitlimits abgetastet wird.
Die Bestimmungseinrichtung eines Verbrennungszustands kann über einen Zylinderdrucksensor implementiert sein, der den Druck in einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine misst. In diesem Fall kann der Zündzeitpunkt, der mit dem Wert bezüglich einer Motorausgabe korreliert, wie etwa Emissionen (z.B. NOx) von dem Motor oder das durch den Motor ausgegebene Moment, als der Verbrennungsparameter verwendet werden.
Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen kann aufgestellt sein, um Korrelationen zwischen unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern und unterschiedliche Arten von gesteuerten Variablen von Aktuatoren zu definieren. Die Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen bestimmt eine Kombination von Befehlswerten, die benötigt werden, um Sollwerte der Verbrennungsparameter durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu erreichen.
Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen kann ebenso aufgestellt sein, um Korrelationen des Zündzeitpunkts, der Zündverzögerung, etc. (d.h. die Verbrennungsparameter) und der Einspritzmenge, der EGR-Menge, dem Ladedruck, etc. (d.h. die gesteuerten Variablen) zu definieren. Mit anderen Worten definiert der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen nicht eine Eins-Zu-Eins-Korrespondenz zwischen beispielsweise dem Zündzeitpunkt und der Einspritzmenge, sondern zeigt, wie eine Kombination von beispielsweise der Einspritzmenge, der EGR-Menge und des Ladedrucks auszuwählen ist, um alle Sollwerte des Zündzeitpunkts und der Zündverzögerung zu erreichen. Im Wesentlichen ist der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen aufgestellt, um eine vorgegebene Anzahl von allen 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 kann arbeiten, um den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu verwenden, um eine Kombination der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen zu berechnen, die Sollwerten der Verbrennungsparameter entsprechen, wodurch die Notwendigkeit zum Herausfinden von Beziehungen von Optimalwerten der gesteuerten Variablen mit den Verbrennungsparametern durch die Anpassungstests eliminiert werden, was zu einer Verminderung einer Belastung durch die Anpassungstestarbeit und die Kennfeldaufstellarbeit auf die Hersteller führt.
Wenn die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen bezüglich der Verbrennungsparameter unabhängig voneinander bestimmt werden, kann dies zu der folgenden gegenseitigen Beeinflussung führen. Insbesondere wenn einer der Verbrennungsparameter, der dem Befehlswert für eine der gesteuerten Variablen entspricht, einen Sollwert davon erreicht hat, weicht ein weiterer Verbrennungsparameter von einem Sollwert davon ab, während, wenn ein weiterer 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 Sollwerten der Verbrennungsparameter entsprechen, und steuert die Operation der Aktuatoren basierend auf der Kombination der Befehlswerte, wodurch die Verschlechterung der Steuerbarkeit vermieden wird, die von der gegenseitigen Beeinflussung zwischen den Verbrennungsparametern herrührt, und ein simultanes Übereinstimmen der Verbrennungsparameter mit den Sollwerten davon wird erreicht, was zu einer Verbesserung der Steuerbarkeit der Motorsteuervorrichtung führt.
Die Motorsteuervorrichtung kann weiterhin eine Verbrennungsparameterrückkopplungsschaltung umfassen, die eine Abweichung des Istwerts des Verbrennungsparameters von dem Sollwert davon zurück zu der Berechnung des Befehlswerts für die gesteuerte Variable rückführt.
Wenn die Einlernoperation richtig durchgeführt wird, wird keine Abweichung des Istwerts des Verbrennungsparameters von dem Sollwert davon entstehen. Jedoch kann das Einlernen nicht die ganze Zeit durchgeführt werden. Das Risiko eines fehlerhaften Einlernens ist ebenso von Zuständen, um das Einlernen zu starten, abhängig. Daher startet die Motorsteuervorrichtung den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen einzulernen, nur wenn der Zustand, in dem das Risiko des fehlerhaften Einlernens niedrig ist, vorliegt. Dies behält eine gute Eignung der Motorsteuervorrichtung bei. Nachdem die Einlernoperation abgeschlossen ist, wird die benötigte Zeit, um den Istwert des Verbrennungsparameters in Übereinstimmung mit dem Sollwert in dem Rückkopplungsmodus zu bringen, verkürzt.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters kann Korrelationen zwischen unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe und unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern definieren. Die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungssollwerts bestimmt eine Kombination von Sollwerten von Verbrennungsparametern zum Erreichen von benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters.
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.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters kann aufgestellt sein, 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 wie vorstehend beschriebene Motorsteuervorrichtung kann arbeiten, 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 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 Motorsteuervorrichtung kann den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters und den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwenden, um die Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten von Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern sowie zwischen den unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern und den unterschiedlichen Arten von 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 den Sollwerten der Verbrennungsparameter basierend auf den 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 Motorausgaberückkopplungsschaltung umfassen, die eine Abweichung des Ist- oder berechneten Wertes des Werts bezüglich einer Motorausgabe von dem benötigten Wert davon zurück zu einer Berechnung des Sollwerts der Verbrennungsparameter rückführt.
Die Korrekturen, die den Verbrennungszustand des Motors darstellen (d.h. die Verbrennungsparameter), die benötigt werden, um den Ausgabezustand des Motors zu erreichen (d.h. der Wert bezüglich einer Motorausgabe) ist weniger abhängig von einer Änderung einer Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur eines Kühlmittels für den Motor oder der Temperatur der Außenluft, sondern kann durch die individuelle Variabilität oder des Alterns des Motors geändert werden. Die Motorsteuervorrichtung ist daher ausgelegt, um die Motorausgaberückkopplungsschaltung aufzuweisen, welche die Abweichung des gegenwärtig gemessenen oder berechneten Werts des Werts bezüglich einer Motorausgabe von dem benötigten Wert zurück zu der Berechnung eines Sollwerts des Verbrennungsparameters rückführt. Dies ermöglicht eine gute Steuerbarkeit des Motorsteuersystems.
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 Verbrennungsparameter können den Zündzeitpunkt und die Zündverzögerung umfassen. Solche Arten von Verbrennungsparametern sind typische physikalische Größen, die die Verbrennungszustände in einem Zylinder des Motors darstellen, und sind nahe miteinander verwandt. Der Gebrauch des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters und des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen minimiert daher die gegenseitige Beeinflussung zwischen solchen Verbrennungsparametern.
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.
Figurenliste
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 ist ein Flussdiagram eines Programms zum Einlernen oder Optimieren eines arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen, die in dem Motorsteuersystem von 1 verwendet wird; und
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Motorsteuersystem gemäß dem zweiten 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 Motor 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, auf die vorstehend Bezug genommen wurde, sind über eine Vielzahl von Arten von Verbrennungsparametern definiert, die beispielsweise ein Zündzeitpunkt, eine Zündverzögerung, welche die benötigte Zeit zwischen dann, wenn der Kraftstoff startet eingespritzt zu werden, und wenn der Kraftstoff startet gezündet zu werden, etc. sind. Solche Verbrennungsparameter sind physikalische Größen, die gewöhnlich beispielsweise durch einen Zylinderdrucksensor gemessen werden, der den Druck in dem Zylinder des Motors 10 misst.
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 Grö-ße, 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 etwa 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 und 13 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 sind Verbrennungszustandssensoren, die als ein Abschnitt einer Verbrennungsparameterrückkopplungsschaltung dienen, um die Verbrennungsparameter gegenwärtig zu bestimmen. Beispielsweise ist der Sensor 13 durch einen Zylinderdrucksensor, der den Druck in der Verbrennungskammer (d.h. den Zylinder) des Motors 10, und 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. Sollwerte der 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. der Ausgabe von dem/n Verbrennungszustandssensor/en 13) 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 arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22, eine Rückkopplungssteuerung 23 und eine Sollwertberechnungseinrichtung 24 auf. 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 (oder Referenzsollwerte) der Verbrennungsparameter werden durch substituieren von benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe in dem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 erhalten.
Die Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 mit dem Aufbau von 1(a) substituiert benötigte Werte des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22, um die Referenzsollwerte der Verbrennungsparameter zu bestimmen. Die Rückkopplungssteuerung 23 berechnet eine Differenz oder Abweichung von jedem der benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe von einem entsprechenden von Istwerten davon (d.h. Ausgaben von den Motorausgabesensoren 12). Eine solche Abweichung wird nachstehend ebenso als eine Motorausgabeabweichung bezeichnet. Die Rückkopplungssteuerung 23 bestimmt ebenso Beträge, um die die Referenzsollwerte in dem Rückkopplungsmodus zu korrigieren sind, um die Motorausgabeabweichungen zu eliminieren. Die Sollwertberechnungseinrichtung 24 verwendet anschließend diese Referenzsollwerte, die durch den arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22 abgeleitet werden, und die Korrekturbeträge, die durch die Rückkopplungssteuerung 23 abgeleitet werden, um Sollwerte der Verbrennungsparameter zu produzieren, die von der Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 auszugeben sind, um die Istwerte der Werte bezüglich einer Motorausgabe entsprechend in dem Rückkopplungsmodus in Übereinstimmung mit den benötigten Werten zu bringen.
Wenn die Motorausgabeweichungen zu null (0) werden, wird der Korrekturbetrag, der in der Rückkopplungssteuerung 23 abgeleitet wird, zu null. Die Referenzsollwerte der durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 berechneten Verbrennungsparameter werden daher von der Berechnungseinrichtung eines Verbrennungsparameters 20 ausgegeben, ohne korrigiert zu werden.
Die Verbrennungsparametersteuerung 30 umfasst einen Integrator 31, eine Rückkopplungssteuerung 33 und eine Befehlswertberechnungseinrichtung 34. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 ist in einem Speicher (d.h. einer Speichervorrichtung), wie etwa dem ROM der ECU 10a, gespeichert.
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 eine 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 (d.h. Referenzbefehlswerte) für die gesteuerten Variablen werden daher durch Substituieren von Sollwerten der Verbrennungsparameter, die von der Sollwertberechnungseinrichtung 24 ausgegeben werden, in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 32 erhalten.
Die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 30 des Aufbaus von 1(a) substituiert die Final-Sollwerte der Verbrennungsparameter in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, um die Referenzbefehlswerte für die gesteuerten Variablen abzuleiten. Die Rückkopplungssteuerung 33 berechnet eine Differenz oder Abweichung von jedem der Sollwerte der Verbrennungsparameter von einem entsprechenden der Istwerte davon (d.h. Ausgaben von den Verbrennungszustandssensoren 13). Eine solche Abweichung wird nachstehend ebenso als eine Verbrennungsparameterabweichung bezeichnet. Die Rückkopplungssteuerung 33 bestimmt ebenso Beträge, um die die Referenzbefehlswerte in dem Rückkopplungsmodus zu korrigieren sind, um die Verbrennungsparameterabweichungen zu eliminieren. Die Befehlswertberechnungseinrichtung 34 verwendet anschließend die Referenzbefehlswerte, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 abgeleitet werden, und die Korrekturbeträge, die durch die Rückkopplungssteuerung 33 abgeleitet werden, um finale Befehlswerte zu produzieren, die direkt an die Aktuatoren 11 auszugeben sind, um die Istwerte der Verbrennungsparameter entsprechend in dem Rückkopplungsmodus in Übereinstimmung mit den Sollwerten zu bringen.
Wenn die Verbrennungsparameterabweichungen zu null (0) werden, werden die Korrekturbeträge, die in der Rückkopplungssteuerung 33 abgeleitet werden, zu null. Die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 berechneten Befehlswerte werden daher von der Befehlswertberechnungseinrichtung 34 an die Aktuatoren 11 ausgegeben, ohne korrigiert zu werden.
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 oder Sollwerte 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 eine 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, in dem die Operation der Berechnungseinrichtung einer Abweichung einer Motorausgabe 40 ausgeführt wird. Insbesondere werden Abweichungen der Istwerte der Werte bezüglich einer Motorausgabe, die in Schritt 20 gemessen wurden, von den benötigten Werten davon, die in Schritt 10 abgeleitet werden (d.h. die Motorausgabeabweichungen) bestimmt. Ein Rückkopplungskorrekturwert q1 wird anschließend basierend auf jeder der Motorausgabeabweichungen berechnet. Der Korrekturwert q1 kann durch einen bekannten PID-(Proportional-Integral-Differenzial)Algorithmus durch Verwenden eines Proportionalausdrucks, eines Integralausdrucks und eines Differenzialausdrucks basierend auf der Motorausgabeabweichung abgeleitet werden.
Die Routine fährt mit Schritt 40 fort, worin die benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe, die in Schritt 10 abgeleitet werden, in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 substituiert werden. Lösungen des arithmetischen Ausdrucks eines Verbrennungsparameters 22 werden als Referenzsollwerte q2 der entsprechenden Verbrennungsparameter bestimmt. Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22, der in 1(b) veranschaulicht ist, ist ausgelegt, dass das Produkt eines Spaltenvektors der der r-ten Ordnung A1 von Variablen, welche die Werte bezüglich einer Motorausgabe angeben, und einer Matrix A2, die aus q-x-r-Elementen a₁₁ bis aqr besteht, ist als ein Spaltenvektor der q-ten Ordnung A3 von Variablen definiert, welche die Verbrennungsparameter darstellen. Die benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe werden in die Variablen des Spaltenvektors A1 substituiert, um Lösungen der entsprechenden Variablen (d.h. Einträge) des Spaltenvektors A3 abzuleiten. Die Lösungen werden als die Referenzsollwerte q2 der Verbrennungsparameter bestimmt.
Die Routine fährt mit Schritt 50 fort, worin die Operation der Sollwertberechnungseinrichtung 24 durchgeführt wird. Insbesondere wird jeder der Rückkopplungskorrekturwerte q1, die in Schritt 40 abgeleitet werden, zu einem entsprechenden der Referenzsollwerte q2 der Verbrennungsparameter, wie in Schritt 30 abgeleitet, hinzugefügt, um einen Sollwert q3 eines entsprechenden der Verbrennungsparameter zu produzieren, der letztendlich von der Verbrennungsparameterberechnungseinrichtung 20 auszugeben ist.
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 eine Abweichung von jedem der Sollwerte q3 der Verbrennungsparameter, die in Schritt 50 abgeleitet werden, von einem entsprechenden der Istwerte der Verbrennungsparameter, die in Schritt 60 abgeleitet werden, d.h. die Verbrennungsparameterabweichung, berechnet. Ein Rückkopplungskorrekturwert p1 wird anschließend basierend auf jeder der Verbrennungsparameterabweichungen bestimmt. Der Korrekturwert p1 kann in dem bekannten PID-Algorithmus durch Verwenden eines Proportionalausdrucks, eines Integralausdrucks und eines Differenzialausdrucks basierend auf der Verbrennungsparameterabweichung abgeleitet werden.
Die Routine fährt mit Schritt 80 fort, worin die Sollwerte q3 der Verbrennungsparameter, die in Schritt 50 abgeleitet werden, in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 substituiert werden. Lösungen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 werden als die Referenzbefehlswerte p2 für die gesteuerten Variablen bestimmt. Der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, der in 1(c) veranschaulicht ist, ist derart ausgelegt, dass das Produkt eines Spaltenvektors der q-ten Ordnung A3 von Variablen, welche die Verbrennungsparameter darstellen, und einer Matrix A4, die aus p-x-q-Elementen b₁₁ bis bpq besteht, als ein Spaltenvektor der p-ten Ordnung A5 von Variablen definiert ist, welche die gesteuerten Variablen darstellt. Die Sollwerte q3 werden in die Variablen des Spaltenvektors A3 substituiert, um Lösungen der entsprechenden Variablen (d.h. Einträge) des Spaltenvektors A5 abzuleiten. Die Lösungen werden als die Referenzbefehlswerte p2 der gesteuerten Variablen bestimmt.
Die Routine fährt mit Schritt 90 fort, in dem die Operation der Befehlswertberechnungseinrichtung 34 durchgeführt wird. Insbesondere werden die Rückkopplungskorrekturwerte p1, die in Schritt 70 abgeleitet werden, zu den Referenzbefehlswerten p2 für die gesteuerten Variablen, die in Schritt 80 abgeleitet werden, hinzugefügt, um die finalen Befehlswerte p3 zu produzieren, die von der ECU 10a direkt an die entsprechenden Aktuatoren auszugeben sind.
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.
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 wie vorstehend beschriebene ECU 10a arbeitet, um die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 basierend auf den Verbrennungsparametern, die durch die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters in dem Rückkopplungsmodus abgeleitet werden, zu steuern. Die ECU 10a korrigiert oder aktualisiert die Elemente b₁₁ bis bpq der Matrix A4 des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 als eine Funktion der Verbrennungsparameterabweichungen, um eine Steuerzeit zu verkürzen, die notwendig ist, um die Istwerte der Verbrennungsparameter in Übereinstimmung mit den Sollwerten zu bringen. Dies ist sehr effektiv, insbesondere in dem Fall, in dem die Verbrennungsparameterabweichungen aufgrund eines Alterns oder eines mechanischen Abriebs von beweglichen Teilen des Aktuators 11 aufgetreten sind.
Die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern, wie durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 definiert, hängt stark von den Charakteristiken des Motors 10 ab, aber hängt weniger von einer Änderung der Umgebungsbedingung ab. Die Erfinder dieser Anmeldung haben ihr Augenmerk auf eine solche Abhängigkeitsdifferenz gelegt, und das Motorsteuersystem ausgelegt, um den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen basierend auf Istwerten der Verbrennungsparameter, die durch die Verbrennungszustandssensoren 13 gemessen werden, ohne den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 zu aktualisieren, einzulernen oder zu aktualisieren.
Nachstehend wird mit Bezugnahme auf ein Flussdiagramm eines Einlernprogramms in 6 beschrieben, wie der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 eingelernt wird. Dieses Programm ist durch den Mikrocomputer der ECU 10a zu einem regulären Intervall (z.B. einem Operationszyklus der CPU oder einem Zyklus äquivalent zu einem vorgegebenen Kurbelwinkel des Motors 10) auszuführen. Mit anderen Worten dient die ECU 10a als eine Einlernschaltung, um die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und den gesteuerten Variablen für die Aktuatoren 11, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 definiert ist, zu optimieren.
Nach Starten des Programms fährt die Routine mit Schritt 100 fort, wobei bestimmt wird, ob der Motor 10 in einem stationären Zustand läuft oder nicht. Insbesondere wird bestimmt, ob eine Änderungsrate (d.h. eine Änderung pro Zeiteinheit) bei einer Ausgabe von dem/den Verbrennungszustandssensor(en) 13 kleiner als ein vorgegebener Wert ist oder nicht. Wenn eine JA-Antwort erhalten wird, welche bedeutet, dass die Änderungsrate kleiner als der vorgegebene Wert ist, wird gefolgert, dass der Motor 10 in dem stationären Betrieb läuft.
Die Routine fährt anschließend mit Schritt 110 fort, in dem bestimmt wird, ob die verstrichene Zeit seit einer Kalibrierung des/der Verbrennungszustandssensors(en) 13 innerhalb eines vorbestimmten Zeitlimits abgeschlossen ist oder nicht. Beispielsweise gilt in dem Fall, in dem der wie vorstehend beschriebenen Zylinderdrucksensor als der Verbrennungszustandssensor 13 verwendet wird, dieser derart kalibriert wird, um eine Abweichung einer Istausgabe des Verbrennungszustandssensors 13, die in einem Zustand abgetastet wird, in dem der Druck in dem Zylinder des Motors 10 angenommen wird, der atmosphärische Druck von dem atmosphärischen Druck zu sein, z.B. nach Einschalten des Zündschalters unmittelbar nach dem Start des Motors 10, zu minimieren.
Kurz gesagt wird eine Sequenz von Einlernschritten 120 und 140 innerhalb des vorbestimmten Zeitlimits begonnen, seit dem eine Kalibrierung des Verbrennungszustandssensors 13 abgeschlossen ist, wenn der Motor 10 in dem stationären Betrieb läuft. Wenn eine NEIN-Antwort in einem der Schritte 100 oder 110 erhalten wird, wird die Routine beendet.
Wenn in Schritt 110 eine JA-Antwort erhalten wird, fährt die Routine anschließend mit Schritt 120 fort, in dem die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11, die von der Befehlswertberechnungseinrichtung 34 ausgegeben werden, und Istwerte der Verbrennungsparameter, die durch den Verbrennungsparametersensor 13 bestimmt werden, abgetastet werden.
Die Routine fährt mit Schritt 130 fort, in dem bestimmt wird, ob eine ausreichende Anzahl von Abtastungen der Befehlswerte und der Istwerte der Verbrennungsparameter erhalten und gespeichert wurde oder nicht. „Die ausreichende Anzahl“ wird später detailliert beschrieben.
Wenn in Schritt 130 eine NEIN-Antwort erhalten wird, kehrt die Routine anschließend zu Schritt 120 zurück. Wenn alternativ eine JA-Antwort erhalten wird, fährt anschließend die Routine mit Schritt 140 fort, in dem der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden von Einlerntechnologien optimiert wird. Insbesondere werden Einträge (d.h. Elemente) des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 auf die Weise, die nachstehend beschrieben wird, korrigiert und aktualisiert. Es sei angemerkt, dass wenn eine NEIN-Antwort in Schritt 130 erhalten wird, die Routine anschließend beendet werden kann, ohne zu dem Schritt 120 zurückzukehren.
Beispielsweise gilt in dem Fall, in dem der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 den Aufbau, wie in 1(c) veranschaulicht, aufweist, die Einträge der Matrix A4 aktualisiert werden. Diese Aktualisierung wird durch Substituieren der Befehlswerte für die gesteuerten Variablen und der Istwerte der Verbrennungsparameter, die in Schritt 130 erhalten werden, in die Spaltenvektoren A5 bzw. A3 erreicht, um die Elemente in der Matrix A4 abzuändern.
Die wie vorstehend beschriebene Matrix A4 besteht aus den q-x-r-Elementen a₁₁ bis aqr. Daher werden q-x-r simultane Ausdrücke benötigt, um eine Lösung für q-x-r-Variable zu erhalten. Demzufolge ist es notwendig, die Anzahl von Abtastungen durch den Schritt 120 und 130 zu erhalten, die ausreichend ist, eine Lösung für alle der Elemente der Matrix A4 abzuleiten.
Das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels bringt die folgenden Vorteile.

1) Die Korrekturen zwischen den gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 und den Werten bezüglich einer Motorausgabe, die durch den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 definiert sind, ändern sich gewöhnlich mit einer Änderung einer Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur eines Kühlmittels für den Motor 10 oder der Temperatur der Außenluft, oder aufgrund einer individuellen Schwankung einer Charakteristik oder eines Alterns des Motors 10, während die Korrelationen zwischen den Werten bezüglich einer Motorausgabe und den Verbrennungsparametern, die durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameter 22 definiert sind, stark von den Charakteristiken des Motors 10 abhängt, aber weniger abhängig von der Änderung der Umgebungsbedingung ist. Die Erfinder dieser Anmeldung haben ihr Augenmerk auf eine solche Abhängigkeitsdifferenz zwischen dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 und dem arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 gerichtet, und das Motorsteuersystem ausgelegt, um die Istwerte der Verbrennungsparameter, die durch den Verbrennungszustandssensor 13 gemessen werden, durch die strukturellen Elemente des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 zu aktualisieren. Dies verbessert die Genauigkeit bei einer Bestimmung der gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 über den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, der empfindlich auf eine Änderung von Umgebungsbedingungen reagiert, und stellt die Stabilität sicher, um die Werte bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit benötigten Werten durch die Rückkopplungssteueroperation des Motorsteuersystems zu bringen.
2) In dem Fall, in dem einer der Werte bezüglich einer Motorausgabe über den NOx-Sensor erfasst wird (d.h. der Motorausgabesensor 12), um die Korrelationen zwischen dem Wert bezüglich einer Motorausgabe und den gesteuerten Variablen einzulernen, muss ein solches Einlernen nur in dem Zustand durchgeführt werden, in dem der NOx-Sensor ausreichend empfindlich auf eine Änderung einer Konzentration von NOx in Emissionen von dem Motor 10 reagiert, beispielsweise wenn der Motor 10 in dem stationären Zustand läuft, weil das Ansprechverhalten des NOx-Sensors gewöhnlich niedrig ist. Zusätzlich kostet es zu viel, um alle der Korrelationen einzulernen. Im Gegensatz dazu ist es gewöhnlich schneller, die Verbrennungsparameter durch Verwenden des Verbrennungszustandssensors 13 in vielen von einlernbaren Zuständen zu erfassen. Es ist ebenso einfach, alle der Korrelationen zwischen den gesteuerten Variablen und den Verbrennungsparametern einzulernen. Das Einlernen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 ist sehr effektiv bei einem Sicherstellen der Genauigkeit, um die Werte bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit benötigten Werten in der Rückkopplungssteueroperation des Motorsteuersystems zu bringen.
3) Das Einlernen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden der Ausgabe von dem/den Verbrennungszustandssensor(en) 13 wird, wie vorstehend beschrieben ist, durchgeführt, wenn eine Einlernbedingung erfüllt ist, d.h., der Motor in dem stationären Zustand läuft. Dies vermeidet die Verschlechterung der Einlerngenauigkeit aufgrund des Nachlaufs bei einer Antwort oder eine Schwankung einer Ausgabe des Verbrennungszustandssensors.
4) Das Einlernen des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 startet, wie vorstehend beschrieben ist, innerhalb einer vorgegebenen Zeitperiode nach dem Vollenden eines Kalibrierens des/der Verbrennungszustandssensors(en) 13, wodurch die Verschlechterung der Einlerngenauigkeit aufgrund eines Fehlers einer Ausgabe des Verbrennungszustandssensors 13 vermieden wird, der vor der Kalibrierung auftreten würde.
5) 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.
6) 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.
7) 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.
8) 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. Wenn die Funktion des Einlernens des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 (d.h. Schritt 140 in 6) richtig durchgeführt wird, führt dies zu keiner Abweichung eines Istwerts der Verbrennungsparameter, wie durch den Verbrennungsparametersensor 13 bestimmt wird, von Sollwerten davon. Das Einlernen kann jedoch nicht die ganze Zeit durchgeführt werden. Das Risiko eines fehlerhaften Einlernens wird ebenso in Abhängigkeit auf Bedingungen zum Starten des Einlernens erhöht. Daher startet das Motorsteuersystem dieses Ausführungsbeispiels, den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, wie vorstehend beschrieben ist, nur dann einzulernen, wenn die Bedingung, in der das Risiko des fehlerhaften Einlernens niedrig ist, vorliegt. Dies behält eine gute Funktionsfähigkeit des Motorsteuersystems dieses Ausführungsbeispiels bei.
9) 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. Die Korrekturen, welche die Verbrennungszustände des Motors 10 (d.h. die Verbrennungsparameter) darstellen, die notwendig sind, die Ausgangszustände des Motors 10 zu erreichen (d.h. die Werte bezüglich einer Motorausgabe), sind weniger abhängig von einer Änderung einer Umgebungsbedingung, wie etwa der Temperatur eines Kühlmittels für den Motor 10 oder die Temperatur einer Außenluft, sondern kann sich durch die individuelle Schwankung oder eines Alterns des Motors 10 ändern. Das Motorsteuersystem ist daher ausgelegt, um gegenwärtig gemessene oder berechnete Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zurück zu der Berechnung von Sollwerten der Verbrennungsparameter zu führen, die notwendig sind, um benötigte Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen. Dies stellt eine gute Steuerbarkeit des Motorsteuersystems sicher.
10) 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.
11) 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.
12) 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.
13) 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.

7 veranschaulicht ein Motorsteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Gleiche Bezugszeichen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wurden, beziehen sich auf gleiche Teile, und eine detaillierte Erläuterung davon wird hier weggelassen.
Das Motorsteuersystem des ersten Ausführungsbeispiels, wie vorstehend beschrieben ist, ist ausgelegt, um Lösungen zu bestimmen, die durch Substituieren von Sollwerten der Verbrennungsparameter in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 als die Referenzbefehlswerte p2 abzuleiten, die Rückkopplungskorrekturwerte p1 basierend auf den Verbrennungsparameterabweichungen über die Rückkopplungssteuerung 33 zu berechnen, und die Befehlswerte p3 (= p1 + p2) zu berechnen, die an die Aktuatoren 11 auszugeben sind, basierend auf den Referenzbefehlswerten p2 und den Rückkopplungssteuerwerten p1 über die Befehlswertberechnungseinrichtung 34. Im Gegensatz dazu substituiert das Motorsteuersystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in 7 die Verbrennungsparameterabweichungen in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32, und verwendet resultierende Lösungen als Solländerungen p2 in den Befehlswerten, die Beträge darstellen, um die die gegenwärtigen Werte der gesteuerten Variablen zu ändern sind. Das Motorsteuersystem bestimmt ebenso Werte, die als eine Funktion eines Motorbetriebszustands vorbereitet sind, wie etwa die Drehzahl des Motors 10, als die Referenzbefehlswerte p1 für die gesteuerten Variablen. Dies bringt Istwerte der Verbrennungsparameter in Übereinstimmung mit Sollwerten davon in der Rückkopplungssteueroperation der ECU 10a.
Die Referenzbefehlswerte p1 können in der ECU 10a gemäß einer mathematischen Formel berechnet werden, oder durch Verwenden eines Kennfeldes als eine Funktion der Betriebszustände des Motors 10 nachgeschlagen werden. Das Kennfeld ist, anders als in den japanischen Patenterstveröffentlichungen Nrn. 2008-223643 und 2007-77935 , auf die in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung Bezug genommen wurde, aufgestellt, um nur die Referenzbefehlswerte p1 bereitzustellen, und ist daher leicht aufzustellen, mit weniger Anpassungstests. Jeder der Befehlswerte p3, der die Summe eines entsprechenden der Referenzbefehlswerte p1 und eines entsprechenden der Solländerung p2 darstellt, wird produziert, wenn dieser direkt an einen entsprechenden der Aktuatoren 11 ausgegeben wird.
Die Verbrennungsparametersteuerung 30 umfasst ebenso einen Integrator 31, der arbeitet, um die Abweichung des Istwerts von jedem der Verbrennungsparameter von dem Sollwert davon, der durch die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 abgeleitet wird, zu summieren oder zusammenzuzählen, und diese in den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 einzugeben. Dies minimiert die Wahrscheinlichkeit, dass die Istwerte der Verbrennungsparameter von den Sollwerten davon konstant abweichen. Wenn der Gesamtwert von jeder der Abweichungen, die durch den Integrator 31 abgeleitet werden, 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 zu lassen, wie dieser ist.
Das Motorsteuersystem des ersten Ausführungsbeispiels bestimmt Lösungen, wie durch Substituieren von benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 abgeleitet werden, als die Referenzsollwerte q2, berechnet die Rückkopplungskorrekturwerte q1 basierend auf den Motorausgabeabweichungen durch die Rückkopplungssteuerung 23, und berechnet die Sollwerte q3 (= q1 + q2) der Verbrennungsparameter, die von der Verbrennungsparameterberechnungseinrichtung 20 ausgegeben werden, basierend auf den Referenzsollwerten q2 und den Rückkopplungssteuerwerten q1 durch die Sollwertberechnungseinrichtung 24. Im Gegensatz dazu substituiert das Motorsteuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels in 7 die Motorausgabeabweichungen in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22, und verwendet resultierende Lösungen als Solländerungen q2 von Sollwerten der Verbrennungsparameter, die Beträge angeben, um die die gegenwärtigen Verbrennungszustände des Motors 10 (d.h. die gegenwärtigen Werte der Verbrennungsparameter) zu ändern sind. Das Motorsteuersystem bestimmt ebenso Werte, die als eine Funktion eines Motorbetriebszustands vorbereitet sind, wie etwa die Drehzahl des Motors 10, als die Referenzsollwerte q1 der Verbrennungsparameter. Dies bringt Istwerte der Werte bezüglich einer Motorausgabe in Übereinstimmung mit benötigten Werten davon in der Rückkopplungssteueroperation der ECU 10a.
Die Referenzsollwerte q1 können in der ECU 10a gemäß einer mathematischen Formel berechnet oder durch Verwenden eines Kennfeldes als eine Funktion des Betriebszustands des Motors 10 nachgeschlagen werden. Das Kennfeld ist aufgestellt, um nur die Sollwerte q1 bereitzustellen, und kann daher leicht aufgestellt werden, mit weniger Anpassungstests. Jeder der Sollwerte q3, der die Summe eines entsprechenden der Referenzsollwerte q1 mit einem entsprechenden der Solländerung q2 ist, wird bei einem direkten Ausgeben an die Berechnungseinrichtung einer Abweichung eines Verbrennungsparameters 50 produziert.
Die Verbrennungsparameterberechnungseinrichtung 20 umfasst ebenso einen Integrator 21, der arbeitet, um die Abweichung des Istwerts von jeden der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon, die durch die Berechnungseinrichtung einer Abweichung einer Motorausgabe 40 abgeleitet werden, zu summieren oder zusammenzuzählen, und diese in den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 einzugeben. Dies minimiert die Möglichkeit, dass die Istwerte der Werte bezüglich einer Motorausgabe von den benötigten Werten davon konstant abweichen. Wenn der Gesamtwert von jeder der Abweichungen, die durch den Integrator 21 abgeleitet werden, zu null (0) werden, wird ein entsprechender Wert, der durch den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 berechnet wird, zu null. Jeder der Verbrennungsparameter ist daher derart eingestellt, um den letzten Wert davon zu lassen, wie dieser ist.
Das Motorsteuersystem des zweiten 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 werden einige der Merkmale des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert oder weggelassen, um das Motorsteuersystem zu bilden.
Schritt 100 von 6, in dem bestimmt wird, ob der Motor 10 in dem stationären Zustand läuft oder nicht, kann weggelassen werden. Mit anderen Worten können die Befehlswerte für die gesteuerten Variablen der Aktuatoren 11 und die Istwerte der Verbrennungsparameter ebenso abgetastet werden, um den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 zu optimieren oder zu aktualisieren, wenn der Motor 10 in einem Übergangs- bzw. instationären Zustand läuft. In diesem Fall gilt vorzugsweise, dass ein größerer Gewichtungsfaktor bei einem Aktualisieren des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden der Befehlswerte und der Istwerte der Verbrennungsparameter, die abgetastet werden, wenn der Motor 10 in dem stationären Zustand läuft, verwendet wird, während ein kleinerer Gewichtungsfaktor bei einem Aktualisieren des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden der Befehlswerte und der Istwerte der Verbrennungsparameter, die abgetastet werden, wenn der Motor 10 in dem Übergangszustand läuft, verwendet wird.
Die Elemente oder Einträge in der Matrix A4 können durch Verwenden eines Gewichtungsfaktors auf die folgende Weise optimiert werden. Eine Abweichung von jedem der in Schritt 140 von 6 abgeleiteten Werte für ein Verwenden bei einem Aktualisieren der Einträge der Matrix A4 bilden einen entsprechenden der Einträge der Matrix A4. Als nächstes wird jede der Abweichungen mit einem vorbestimmten Gewichtungsfaktor w multipliziert, um einen Korrekturwert zu berechnen. Der Korrekturwert wird zu einem entsprechenden der Einträge in der Matrix A4 hinzu addiert, um den einen der Einträge zu aktualisieren. Der Gewichtungsfaktor w kann einen größeren Wert für eine Verwendung bei einer Optimierung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden der Befehlswerte und der Istwerte der Verbrennungsparameter aufweisen, die abgetastet werden, wenn der Motor 10 in dem stationären Zustand läuft, während dieser einen kleinen Wert aufweisen kann, für ein Verwenden bei einer Optimierung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden der Befehlswerte und der Istwerte der Verbrennungsparameter, die abgetastet werden, wenn der Motor 10 in dem Übergangszustand läuft.
Die Bestimmung in Schritt 110 von 6, ob die verstrichene Zeit nach Abschluss der Kalibrierung des/der Verbrennungszustandssensors(en) 13 innerhalb des vorbestimmten Zeitlimits liegt oder nicht, kann weggelassen werden. Daher kann das Einlernen ebenso nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitlimits durchgeführt werden. In diesem Fall gilt vorzugsweise, dass ein größerer Gewichtungsfaktor bei einem Aktualisieren des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden der Befehlswerte und der Istwerte der Verbrennungsparameter, die innerhalb des vorbestimmten Zeitlimits abgetastet werden, verwendet wird, während ein kleinerer Gewichtungsfaktor bei einem Aktualisieren des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen 32 durch Verwenden der Befehlswerte und der Istwerte der Verbrennungsparameter, die nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitlimits abgetastet werden, verwendet wird.
Das Motorsteuersystem sowohl des ersten als auch des zweiten Ausführungsbeispiels kann ebenso ausgelegt sein, um den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters zusätzlich zu dem arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 einzulernen oder zu optimieren.
Der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 kann durch Verwenden aller oder einiger von Istwerten der Werte bezüglich einer Motorausgabe, die durch die Motorausgabesensoren 12 abgeleitet werden, optimiert werden. Gleichzeitig kann der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen 32 ebenso durch Verwenden aller oder einiger von Istwerten der Verbrennungsparameter, die durch den/die Verbrennungszustandssensor(en) 13 erhalten werden, optimiert werden.
Das Motorsteuersystem in jedem des ersten und zweiten 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 1 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 und zweiten Ausführungsbeispiels kann konstruiert sein, um den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters 22 mit einem Kennfeld zu ersetzen, in dem Optimalwerte der Verbrennungsparameter für jeden der benötigten Werte der Werte bezüglich einer Motorausgabe gespeichert sind.

Claims

Motorsteuervorrichtung, mit: einer Verbrennungssollwertberechnungseinrichtung, die einen arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters verwendet, der eine Korrelation zwischen mindestens einem Wert bezüglich einer Motorausgabe, der eine Ausgabecharakteristik einer Verbrennungskraftmaschine angibt, und mindestens einem Verbrennungsparameter, der mit einem Verbrennungszustand der Verbrennungskraftmaschine verknüpft ist, definiert, um einen Sollwert des Verbrennungsparameters zu berechnen, der notwendig ist, um einen benötigten Wert des Werts bezüglich einer Motorausgabe zu erreichen; einer Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen, die einen arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen verwendet, der eine Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und mindestens einer gesteuerten Variablen von mindestens einem Aktuator definiert, um einen Befehlswert zu berechnen, der einen Sollwert der gesteuerten Variablen darstellt, um den Sollwert des Verbrennungsparameters zu erreichen, wobei der Aktuator betreibbar ist, um den Verbrennungszustand der Verbrennungskraftmaschine basierend auf dem Befehlswert zu steuern; einer Verbrennungszustandsbestimmungseinrichtung, die einen Istwert des Verbrennungsparameters bestimmt; und einer Einlernschaltung, die eine Einlernoperation durchführt, um die Korrelation zwischen dem Verbrennungsparameter und einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters einzulernen, um den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu aktualisieren.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Einlernoperation der Einlernschaltung zulässig ist, um während eines stationären Zustandsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine, in dem eine Änderungsrate eines Istwerts des Verbrennungsparameters, der durch die Verbrennungszustandsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, innerhalb eines vorgegebenen Wertes stabilisiert ist, zu beginnen, während die Einlernoperation gehindert wird, um während einen instationären Zustandsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine, in der eine Änderungsrate größer als der vorgegebene Wert ist, zu beginnen.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein größerer Gewichtungsfaktor bei einer Aktualisierung des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters verwendet wird, der während eines stationären Zustandsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine abgetastet wird, in dem eine Änderungsrate eines Istwerts des Verbrennungsparameters innerhalb eines vorgegebenen Wertes stabilisiert ist, während ein kleinerer Gewichtungsfaktor bei einem Aktualisieren des arithmetischen Ausdrucks einer gesteuerten Variablen basierend auf dem Istwert des Verbrennungsparameters verwendet wird, der während eines instationären Zustandsbetriebs der Verbrennungskraftmaschine abgetastet wird, in der die Änderungsrate größer als der vorgegebene Wert ist.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustandsbestimmungseinrichtung während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine kalibriert wird, und wobei die Einlernoperation zulässig ist zu beginnen, wenn eine Zeit nach Kalibrierung der Verbrennungszustandsbestimmungseinrichtung innerhalb eines vorbestimmten Zeitlimits verstrichen ist, während die Einlernoperation gehindert wird zu beginnen, wenn die verstrichene Zeit außerhalb des vorbestimmten Zeitlimits liegt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustandsbestimmungseinrichtung über einen Zylinderdrucksensor implementiert ist, der einen Druck in einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine misst.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der arithmetische Ausdruck einer gesteuerten Variablen Korrelationen zwischen Verbrennungsparametern, die sich in ihrer Art unterscheiden, und gesteuerten Variablen, die sich in ihrer Art unterscheiden, definiert, und wobei die Berechnungseinrichtung eines Befehlswerts einer gesteuerten Variablen eine Kombination von Befehlswerten bestimmt, die benötigt werden, um Sollwerte der Verbrennungsparameter über den arithmetischen Ausdruck einer gesteuerten Variablen zu erreichen.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Verbrennungsparameterrückkopplungsschaltung, die eine Abweichung des Istwerts des Verbrennungsparameters von dem Sollwert davon zurück zu einer Berechnung des Befehlswerts für die gesteuerte Variable rückführt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der arithmetische Ausdruck eines Verbrennungsparameters Korrelationen zwischen Werten bezüglich einer Motorausgabe, die sich in ihrer Art unterscheiden, und Verbrennungsparametern, die sich in ihrer Art unterscheiden, definiert, und wobei die Verbrennungssollwertberechnungseinrichtung eine Kombination von Sollwerten der Verbrennungsparameter bestimmt, zum Erreichen von benötigten Werten der Werte bezüglich einer Motorausgabe, über den arithmetischen Ausdruck eines Verbrennungsparameters.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Motorausgaberückkopplungsschaltung, die eine Abweichung eines Ist- oder berechneten Werts des Werts bezüglich einer Motorausgabe von dem benötigten Wert davon zurück zu einer Berechnung des Sollwerts des Verbrennungsparameters rückführt.