DE102010046456A1

DE102010046456A1 - Motorsteuervorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102010046456A1
Application number: DE102010046456A
Authority: DE
Inventors: Arata Kawasaki Ejiri; Tsugito Kawasaki Maruyama
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2030-09-25
Also published as: JP2011069306A; DE102010046456B4; JP5333120B2; US8560206B2; US20110077836A1

Abstract

Unter Verwendung eines Modells einer transienten Antwortcharakteristik eines Motors und eines Modells einer stationären Charakteristik des Motors wird ein Störungsschätzwert berechnet. Unter Verwendung dieses Störungsschätzwertes werden anfängliche Anweisungswerte eines Düsenöffnungsgrades einer Variablen Düsenturboladeeinrichtung und eines Düsenöffnungsgrades einer Abgasrückführungseinrichtung angepasst, um Modellfehler zu reduzieren und die Störung geeignet zu behandeln. Somit ist es möglich, dass ein Luftmassenfluss und ein Ladeluftdruck deren Zielwerten stabil folgt.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Diese Technik betrifft ein Steuerverfahren und einen Motor.
HINTERGRUND
Um in einen neueren Motor (z. B. Dieselmotor) die Emission zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, werden der Mass Air Flow bzw. Luftmassenfluss (MAF) und der Manifold Air Pressure bzw. Ladeluftdruck (MAP) durch ein Ansauggas-Steuersystem optimal gesteuert.
Das Ansauggas-Steuersystem des Dieselmotors umfasst typischerweise ein MAP-Steuersystem und ein MAF-Steuersystem, und MAP und MAF steuern unabhängig einander. Um Particulate Matters bzw. Schwebstoffe (PM) in dem Abgas zu reduzieren steuert das MAP-Steuersystem einen Düsendurchmesser eines Variable Nozzle Turbo bzw. variablen Düsenturboladers (VNT) um den MAP zu steuern. Um andererseits Stickstoffoxide (NOx) in dem Abgas zu reduzieren, steuert das MAF-Steuersystem einen Ventilöffnungsgrad eines Exhaust Gas Recirculator bzw. Abgas-Rückführeinrichtung (EGR), der das Abgas in einen Zylinder umwälzt, um den MAF zu steuern. Ein Design dieser Steuersysteme erfolgt derart, dass optimale MAP und MAF, die experimentell gemäß den Fahrbedingungen (z. B. Einspritzgröße, Motorgeschwindigkeit) bestimmt sind, als Zielwerte verwendet werden, um die Störungsunterdrückung in einem stationären Zustand auszuführen.
Andererseits existiert, wie in 1 dargestellt, eine Technik, die als „Beobachtungseinheit” bezeichnet wird. Wenn keine Beobachtungseinheit existiert, wird ein Anweisungswert X von einer Steuereinheit in ein tatsächliches Motormodul Gp eingegeben, um eine Ausgabe Y zu erhalten. Da jedoch eine Störung d zu dem Anweisungswert X addiert wird, verschiebt sich die Ausgabe Y von diesem Zielwert. Ein Modell Gpm des tatsächlichen Motormoduls Gp wird dann vorbereitet und der Anweisungswert X wird in das Modell Gpm eingegeben, um eine Ausgabe Y2 zu erhalten. Eine Differenz zwischen der Ausgabe Y des tatsächlichen Motormoduls Gp und der Ausgabe Y2 des Modells Gpm wird dann in ein Modell L/Gpm eingegeben, um den Einfluss des Modells Gpm zu entfernen und eine vorgegebene Charakteristik bereitzustellen, und ein Störungsschätzwert dm wird berechnet. Wenn dieser Störungswert dm von dem Anweisungswert X subtrahiert wird, wird es möglich, den Einfluss der Störung d zu unterdrücken, selbst wenn die Störung d eingegeben wird.
Eine herkömmliche Technik, bei der eine solche Beobachtungseinheit verwendet wird, existiert bereits. Jedoch wird keine besondere Idee für die Beobachtungseinheit angewendet.
Wenn die Beobachtungseinheit einfach in das Absauggas-Steuersystem eingeführt wird, werden Resultate erhalten, wie in 2 bis 4 dargestellt. 2 stellt eine zeitliche Veränderung der Einspritzgröße Q in dem Fall der Verwendung der Beobachtungseinheit dar und in dem Fall, dass keine Beobachtungseinheit verwendet wird. Ein Fall, bei dem die Einspritzgröße Q nach einer Zeit 1 schnell anwächst wird somit angenommen. Das Anwachsen des Messwerts des MAF im Fall, dass keine Beobachtungseinheit verwendet wird, ist dann, wie in 3 dargestellt, für den Zielwert des MAF verzögert. Andererseits ist das Anwachsen des Messwertes des MAF im Fall der Verwendung der Beobachtungseinheit nicht so spät. Eine sehr große Überschwingung tritt jedoch auf. Entsprechend diesen Resultaten ist es unmöglich, die Beobachtungseinheit angesichts der Sicherheit einzusetzen. 4 stellt die zeitliche Veränderung des Ventilöffnungsgrades der EGR dar. Wenn jedoch der Fall, dass die Beobachtungseinheit verwendet wird, mit dem Fall verglichen wird, dass die Beobachtungseinheit nicht verwendet wird, verändert sich der Ventilöffnungsgrad im Fall der Verwendung der Beobachtungseinheit stark und dies verursacht die Überschwingung des Messwertes des MAF.
ZUSAMMENFASSUNG
Wie oben beschrieben wird verstanden, dass es unmöglich ist, das gesamte System nur durch Einführung der Beobachtungseinheit wie im Stand der Technik vorteilhaft zu steuern.
Daher besteht gemäß einem Aspekt eine Aufgabe dieser Technik in der geeigneten Steuerung des Motors durch Einführung einer neuen Beobachtungseinheit.
Dieses Motorsteuerverfahren umfasst (A) Erhalten eines Einstellungswertes einer Einspritzgröße für einen Motor mit einer Abgasrückführungseinrichtung (EGR) und einer Variablen Düsenturboladeeinrichtung (VNT), eines Einstellwertes einer Motorgeschwindigkeit, eines Messwertes eines Ladeluftdrucks (MAP) des Motors und eines Messwertes eines Luftmassenflusses (MAF) des Motors; (B) erstes Berechnen von Differenzen zwischen Schätzwerten des MAP und des MAF, die durch eine Summe einer ersten Ausgabe eines transienten Antwortmodells und einer zweiten Ausgabe eines stationären Models des Motors dargestellt sind, und den Messwerten des MAP und des MAF, wobei die erste Ausgabe gemäß einem von dem Einstellungswert der Einspritzgröße und Zielwerten des MAF und des MAP variiert, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und wobei die zweite Ausgabe gemäß Anweisungswerten eines Ventilöffnungsgrades der EGR und eine Düsenöffnungsrades der VNT variiert; (C) zweites Berechnen, aus den Differenzen, eines ersten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Ventilöffnungsrades des EGR, und eines zweiten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Düsenöffnungsrades der VNT; und (D) drittes Berechnen der Anweisungswerte des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT aus Steuergrößen des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT, die berechnet werden aus den Zielwerten des MAP und des MAF und den Messwerten des MAP und des MAF, Zielwerten des Ventilöffnungsrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und eines dritten Störungsschätzwertes bei einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR und eines vierten Störungsschätzwertes bei einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades der VNT.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer typischen Beobachtungseinheit;
2 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer zeitlichen Veränderung einer Einspritzgröße Q;
3 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer zeitlichen Veränderung eines Mass Air Flow bzw. Luftmassenflusses (MAF) für den Fall, wenn keine Beobachtungseinheit verwendet wird, und für den Fall, dass eine Beobachtungseinheit verwendet wird, in einem herkömmlichen Verfahren;
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer zeitlichen Veränderung eines EGR-Ventilöffnungsgrades für den Fall, dass keine Beobachtungseinheit verwendet wird, und für den Fall, dass eine Beobachtungseinheit verwendet wird, in einem herkömmlichen Verfahren;
5 ist ein schematisches Diagramm eines Motors;
6 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines ersten Beispiels eines Steuersystems eines herkömmlichen Motors;
7 ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuersystems in einer ersten Ausführungsform;
8 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung einer ersten Ausführungsform;
9 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Verarbeitungsflusses einer Verarbeitung, die durch die Motorsteuervorrichtung in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
10 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines zweiten Beispiels eines herkömmlichen Maschinensteuersystems;
11 ist ein Blockdiagramm eines Maschinensteuersystems in einer zweiten Ausführungsform;
12 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Maschinensteuervorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
13 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Verarbeitungsflusses einer Verarbeitung, die durch die Maschinensteuervorrichtung in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;
14 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer zeitlichen Veränderung der Einspritzgröße Q;
15 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen den MAF-Messwerten durch das herkömmliche Verfahren und dieser Ausführungsform für den MAF-Zielwert;
16 ist ein Diagramm zur Darstellung der zeitlichen Veränderung des Ventilöffnungsgrades des EGR-Ventils;
17 ist ein funktionales Blockdiagramm eines Computers; und
18 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Maschinensteuervorrichtung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
5 zeigt eine Struktur eines Dieselmotors als ein Motor bezüglich einer Ausführungsform dieses Verfahrens. Ein Exhaust Gas Recirculator bzw. Abgasrückführeinrichtung EGR zur Bereitstellung des Abgases von einem Motorkörper 1 und ein Variable Nozzle Turbo bzw. variabler Düsenturbolader VNT zur Komprimierung und Bereitstellung von frischer Luft für den Motorkörper 1 durch Rotieren einer Turbine durch den Druck des Abgases sind mit dem Motorkörper 1 verkoppelt. Durch Anpassen eines Düsenöffnungsgrades des VNT wird die Rotation der Turbine des VNT angepasst und ein Manifold Air Pressure bzw. Ladeluftdruck (MAP), der durch einen MAP-Sensor gemessen wird, wird angepasst. Andererseits wird durch eine Anpassung eines Ventilöffnungsgrades eines EGR-Ventils, das in der EGR bereitgestellt ist, ein Mass Air Flow bzw. Luftmassenfluss (MAF), der durch einen MAF-Sensor gemessen wird, angepasst.
[Ausführungsform 1]
Ein herkömmliches Steuersystem für einen solchen Motor wird durch ein Blockdiagramm wie in 6 dargestellt. Und zwar werden Einstellungswerte einer Einspritzgröße Q und einer Motorgeschwindigkeit RPM eingegeben und Zielwerte Uref und Xref, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße Q und der Maschinengeschwindigkeit RPM zusammenhängen, werden aus einer Tabelle L gelesen, in der eine Kombination Uref (= [ein Zielwert des EGR-Ventilöffnungsgrades, ein Zielwert des VNT-Düsenöffnungsgrades]) der Zielwerte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades und eine Kombination Xref (= [MAP_ref, MAF_ref]) der Zielwerte von MAF und MAP in Verbindung mit einem Wert der Einspritzgröße Q und einem Wert der Motorgeschwindigkeit RPM registriert sind. Eine Differenz Xerr zwischen Xref und einer Kombination X der Messwerte von MAF und MAP wird dann in eine Steuereinheit 12 eingegeben, und die Steuereinheit 12 berechnet eine Kombination Ufb von Feedback-Steuerwerten des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades. Ferner wird ein Anweisungswert U, bei dem es sich um eine Summe aus Uref und Ufb handelt, berechnet, und der Anweisungswert U wird in eine Transferfunktion Gp eines stationären Verhaltens bzw. der stationären Charakteristik des Motorkörpers 1 eingeben. Der Anweisungswert U ist eine Kombination (= [der Ventilöffnungsgrad des EGR-Ventils, der Düsenöffnungsgrad des VNT]) des Ventilöffnungsgrades des EGR-Ventils, der in der EGR bereitgestellt wird, und des Düsenöffnungsgrades des VNT. Wenn Gp mit U betrieben wird, wird ΔX erhalten. Wenn andererseits eine Transferfunktion Gq einer transienten Antwortcharakteristik (auch als „transiente Charakteristik” oder „dynamische Charakteristik” bezeichnet) des Motorkörpers 1 mit dem Einstellungswert der Einspritzgröße Q betrieben wird, wird ΔXq erhalten. Der Betrieb des Motorkörpers 1 wird dann als eine Kombination X = ΔXq + ΔX des Messwertes von MAF durch den MAF-Sensor und den Messwertes von MAP durch den MAP-Sensor beobachtet.
Wenn eine Störungs-Beobachtungseinheit 2 in Bezug auf diese Ausführungsform in ein solches Blockdiagramm eingefügt wird, wird ein Blockdiagramm wie in 7 erhalten. Die Störungs-Beobachtungseinheit 2 umfasst ein Modell Gqm der transienten Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1, in das der Einstellungswert der Einspritzgröße Q eingegeben wird; ein Modell Gpm des stationären Verhaltens des Motorkörpers 1, in das der Anweisungswert U des Motorkörpers 1 eingegeben wird; eine Transferfunktion 1/Gpm zum Entfernen des Einflusses des Modells Gpm, in das Xest, die berechnet wird durch Subtrahieren einer Summe von einer Ausgabe Xp von Gpm und einer Ausgabe Xq von Gqm von X, das in dem Motorkörper 1 beobachtet wird, eingegeben wird; und eine Transferfunktion L von z. B. einem Tiefpassfilter des ersten Grades, in den die Ausgabe Uest der Transferfunktion 1/Gpm eingegeben wird. Eine Ausgabe dieser Transferfunktion L ist ein Störungsschätzwert Dest.
In das gesamte Steuersystem werden die Einstellungswerte der Einspritzgröße Q und der Motorgeschwindigkeit RPM eingegeben und Uref und Xref, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße Q und der Motorgeschwindigkeit RPM zusammenhängen, werden aus der Tabelle 11 ausgelesen, in der eine Kombination Uref der Zielwerte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades und eine Kombination Xref der Zielwerte des MAF und des MAP in Verbindung mit dem Wert der Einspritzgröße Q und dem Wert der Motorgeschwindigkeit RPM registriert sind. Eine Differenz zwischen Xref und der Kombination X der Messwerte von MAF und MAP wird dann in die Steuereinheit 12 eingegeben und die Steuereinheit 12 berechnet die Kombination Ufb der Feedback-Steuerwerte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades. Der Anweisungswert U wird berechnet, bei dem es sich um einen Wert handelt, der berechnet wird durch subtrahieren des Störungsschätzwertes Dest vor eine Einheitszeit von der Summe aus Uref und Ufb, und der Anweisungswert U wird in die Transferfunktion Gp des stationären Verhaltens des Motorkörpers eingegeben. Die Ausgabe ΔX der Transferfunktion Gp wird durch Anwenden von Gp auf U erhalten. Wenn andererseits die Transferfunktion Gq der transienten Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 auf den Einstellungswert der Einspritzgröße Q angewendet wird, wird ΔXq erhalten. Der Betrieb des Motorkörpers 1 wird dann als die Kombination X = ΔXq + ΔX des Messwertes des MAF durch den MAF-Sensor und den Messwert des MAP durch den MAP-Sensor beobachtet.
Andererseits wird der Einstellungswert der Einspritzgröße Q in das Modell Gqm der transienten Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 eingegeben, und wenn Gqm auf den Einstellungswert der Einspritzgröße Q angewendet wird, wird eine erste Ausgabe Xq erhalten. Darüber hinaus wird der Anweisungswert U für den Motorkörper 1 in das Modell Gpm der stationären Charakteristik des Motorkörpers 1 eingegeben, und wenn Gpm auf den Anweisungswert U angewendet wird, wird eine zweite Ausgabe Xp erhalten. Eine Summe der ersten Ausgabe Xq und der zweiten Ausgabe Xp wird dann von X subtrahiert, dass in dem Motorkörper 1 beobachtet wird, um eine erste Zwischenausgabe Xest zu berechnen. Die erste Zwischenausgabe Xest wird in die Transferfunktion 1/Gpm eingegeben, und wenn die Transferfunktion 1/Gpm auf die erste Zwischenausgabe Xest angewendet wird, wird eine zweite Zwischenausgabe Uest erhalten. Diese zweite Zwischenausgabe Qest wird in die Transferfunktion L eingegeben, und wenn die Transferfunktion L auf die zweite Zwischenausgabe Uest angewendet wird, wird der Störungsschätzwert Dest erhalten. Wenn nach einer Einheitszeit dieser Störungsschätzwert Dest von einer Summe des Feedback-Steuerwertes Ufb und der Zielgröße Uref zu diesem Zeitpunkt subtrahiert wird, wird die Anweisungsgröße U erhalten.
Gpm wird hier durch einen folgenden Ausdruck dargestellt. Xp[t] = A_p·Xp[t – 1] + B_p·U[t] (1)
Ein Wert, der gemäß U[t] variiert, wird somit zu einem Wert in Abhängigkeit von Xp[t – 1] addiert, bei dem es sich um einen Wett vor einer Einheitszeit handelt. Im Übrigen sind A_p und B_p Matrizen, in denen das stationäre Verhalten des tatsächlichen Motorkörpers 1 reflektiert ist.
Darüber hinaus wird Gqm durch eine folgende Gleichung dargestellt. Xq[t] = A_q·X_q[t – 1] + B_q·Q[t] (2)
Ein Wert, der gemäß Q[t] variiert, wird somit zu einem Wert in Abhängigkeit von Xq[t – 1] addiert, bei dem es sich um einen Wert vor einer Einheitszeit handelt. Im Übrigen sind A_q und B_q Matrizen, in denen die transiente Antwortcharakteristik des tatsächlichen Motorkörpers 1 reflektiert ist.
Darüber hinaus wird eine folgende Beziehung aus 7 erhalten: Xest = X[t] – (Xp[t] + Xq[t]) (3)
Dann wird 1/Gpm wie im Folgenden beschrieben durch Transformierung der Gleichung erhalten: B_p·U[t] = Xp[t] – A_p·Xp[t – 1] U[t] = B_p ^–1{Xp[t] – A_p·Xp[t – 1])
Daher wird ein folgender Ausdruck erhalten: Uest[t] = B_p ^–1{Xest[t] – A_p·Xest[t – 1]} (4)
Xest[t] ist somit ein Wert, der durch Subtraktion eines Wertes berechnet wird, der gemäß Xest[t – 1] variiert, bei dem es sich um einen Wert vor einer Einheitszeit handelt, von Xest[t]
Ferner wird die Transferfunktion L durch einen folgenden Ausdruck dargestellt. Dest[t] = A_L·Dest[t – 1] + B_L·Uest[t] (5)
Somit ist Dest[t] ein Wert, der durch Addition eines Wertes berechnet wird, der gemäß Uest[t] variiert, mit einem Wert in Abhängigkeit von Dest[t – 1], bei dem es sich um einen Wert vor einer Einheitszeit handelt. Im Übrigen sind A_L und B_L Matrizen zur Realisierung der vorliegenden Charakteristik, wie z. B. ein Tiefpassfilter des ersten Grades.
Im Fall, dass der Tiefpassfilters eingesetzt wird, kann im Übrigen die Störung, dessen Frequenz geringer als eine Abschneidefrequenz ist, geschätzt werden. Wenn die Abschneidefrequenz erhöht wird, wird die Frequenzbandbreite der geschätzten Störung verbreitert. Da jedoch der Einfluss des Hochfrequenzrauschens groß wird, wird gleichzeitig das Steuersystem instabil. Daher wird eine geeignete Abschneidefrequenz gemäß den experimentellen Resultaten und dergleichen bestimmt.
Unter einer solchen Annahme weist eine Motorsteuervorrichtung 100 im Bezug auf diese Ausführungsform eine Konfiguration auf, wie sie in 8 dargestellt ist. Im Übrigen umfasst der Motorkörper den MAP-Sensor 5 und den MAF-Sensor 6. Darüber hinaus sind die Einstellungswerte der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit Werte, die als Antwort auf eine Instruktion von einem Fahrer oder dergleichen gezählt werden, und der Motorsteuervorrichtung 100 von außen bereitgestellt werden. In einigen Fällen kann eine Einspritzgrößen-Messeinheit und eine Motorgeschwindigkeits-Messeinheit bereitgestellt werden und die Einstellungswerte können von diesen Einheiten bereitgestellt werden.
Die Maschinensteuervorrichtung 100 umfasst (a) eine Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 101 zum Erhalten bzw. Erfassen des Einstellungswertes der Einspritzgröße Q; (b) eine Motorgeschwindigkeits-Erhaltungseinheit 102 zum Erhalten bzw. Erfassen des Einstellungswertes der Motorgeschwindigkeit RPM; (c) eine Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 zum Erhalten bzw. Erfassen einer Kombination X der Messwerte des MAF und des MAP von dem MAP-Sensor 5 und dem MAF-Sensor 6; (d) eine Zieltabelle, in der Uref und Xref·in Verbindung mit den Werten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit registriert sind; (e) ein Zielwertgenerator 105 zum Akzeptieren des Einstellungswertes der Einspritzgröße Q, die von der Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 101 ausgegeben wird, und dem Einstellungswert der Motorgeschwindigkeit RPM, der von der Motorgeschwindigkeits-Erhaltungseinheit 102 ausgegeben wird, und zum Auslesen der damit zusammenhängenden Uref und Xref aus der Zielwerttabelle 104; (f) Eine Störungsschätzeinheit zum Akzeptieren des Einstellungswertes der Einspritzgröße Q, die von der Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 101 ausgegeben wird, und zum Berechnen des Störungsschätzwertes Dest durch Ausführen von später beschriebenen Berechnungen; (g) ein Feedback-Größengenerator 106 zum Berechnen der Feedbackgröße Ufb unter Verwendung von X, das von der Sensorerhaltungseinheit 103 ausgegeben wird, Und von Xref, das von dem Zielwertgenerator 105 ausgegeben wird, und (h) einen Anweisungswertgenerator 108 zum Akzeptieren einer Ausgabe Dest von der Störungsschätzeinheit 107, einer Ausgabe Uref von dem Zielwertgenerator 105 und einer Ausgabe Ufb von dem Feedbackgrößengenerator 106, und zum Erzeugen und Ausgeben des Anweisungswertes U an den Motorkörper 1.
Im Übrigen ist die Kombination der Werte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades, wie oben beschrieben, durch U (=[den Wert des EGR-Ventilöffnungsgrades, den Wert des VNT-Düsenöffnungsgrades]) dargestellt, und die Kombination der Werte des MAF und des MAP wird durch X (= [MAP, MAF]) dargestellt.
Als Nächstes werden die Verarbeitungsinhalte der Motorsteuervorrichtung 100 unter Verwendung von 9 beschrieben. Zuerst wird zum Beginn der Operation t = 1 als die Zeit eingestellt (Schritt S1). Die Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 101, die Motorgeschwindigkeits-Erhaltungseinheit 102 und die Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 erhalten dann den Einstellungswert Q[t] der Einspritzgröße, den Einstellungswert RPM[t] der Motorgeschwindigkeit und den Sensorwert X[t] (Schritt S3). Der Zielwertgenerator 105 erzeugt dann die Zielwerte Xref [t] und Uref[t], die mit dem Einstellungswert Q[t] der Einspritzgröße und dem Einstellungswert RPM[t] der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, durch Auslesen dieser aus der Zielwerttabelle 104 (Schritt S5). Darüber hinaus erzeugt der Feedbackgrößengenerator 106 die Feedbackgröße Ufb[t] (= F(x[t], Xref[t])) aus dem Zielwert Xref[t], der durch den Zielwertgenerator 105 erzeugt wird, und den Sensorwert X[t], der durch die Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 erhalten wird (Schritt S7). Da die Feedbackgröße Ufb[t] ein Wert ist, der durch die gleiche Steuereinheit 12 wie die herkömmliche erzeugt wird, wird im Übrigen eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Der Anweisungswertgenerator 108 berechnet dann den Anweisungswert U[t], bei dem es sich um einen Wert handelt, der berechnet wird durch ein Subtrahieren der Ausgabe Dest[t – 1] der Störungsschätzungseinheit 107 zu einer Zeit [t – 1] vor einer Einheitszeit aus der Summe der Ausgabe Uref[t] des Zielwertgenerators 105 und der Ausgabe Ufb[t] des Feedbackgenerators 106 (Schritt S9). Und zwar ist U[t] = Ufb[t] + Uref[t] – Dest[t – 1] berechnet. Dest[t – 1] wird von einer Speichereinheit ausgelesen, die Werte der Störungsschätzwerte Dest speichert. Wie oben beschrieben ist U[t] eine Kombination (= [Ventilöffnungsgrad des EGR Ventils, Düsenöffnungsgrad des VNT]) des Ventilöffnungsgrades des EGR-Ventils, das in dem EGR bereitgestellt wird, und des Düsenöffnungsgrades der VNT.
Schließlich gibt der Anweisungswertgenerator 108 den Anweisungswert U[t] an den Motorkörper 1 aus (Schritt S13), und der Motorkörper 1 passt den Ventilöffnungsgrad EGR-Ventil und den Düsenöffnungsgrad des VNT gemäß dem Anweisungswert U[t] an.
Andererseits erzeugt die Störungsschätzeinheit 107 den Störungsschätzwert Dest[t] unter Verwendung des Einstellungswertes Q[t] der Einspritzgröße von der Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 101, des Sensorwertes X[t] der Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 und des Anweisungswertes U[t] (Schritt S11). Dest[t] wird durch Dest[t] = g(Q[t, X[t], U[t]) dargestellt, und g(Q[t], X[t], U[t]) ist eine Funktion mit den Berechnungen, die durch die Gleichungen (2) bis (5) dargestellt sind. Da Dest[t], in dem Schritt S11 berechnet, zu einem Zeitpunkt [t + 1] nach einer Einheitszeit verwendet wird, wird Dest[t] in der Speichereinheit gespeichert.
Dann wird die Zeit t um „1” erhöht (Schritt S15) und die Verarbeitung kehrt zu dem Schritt S3 zurück, bis der Betrieb des Motorkörpers stoppt.
Durch Einführen der Störungsbeobachtungseinheit, welche die transiente Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 berücksichtigt, ist es möglich, die stabile Nachverfolgung des Zielwertes zu verbessern.
[Ausführungsform 2]
In der ersten Ausführungsform wird, wie in 6 dargestellt, die transiente Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 als eine Charakteristik definiert, welche den Ausgabenwert ΔXq veranlasst, gemäß der Einspritzgröße Q zu variieren. Da auf der anderen Seite, wie in 6 dargestellt, die Kombination Xref (= [MAP_ref, MAF_ref]) der Zielwerte des MAF und des MAP, die mit der Einspritzgröße Q und der Motorgeschwindigkeit RPM zusammenhängen, aus der Tabelle 11 erhalten werden, kann die transiente Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 als eine Charakteristik modelliert werden, die den Ausgabewert ΔXq veranlasst, gemäß Xref zu variieren, wie in 10 dargestellt.
Und zwar werden die Einstellungswerte der Einspritzgröße Q und der Motorgeschwindigkeit RPM eingegeben, und Uref und Xref, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße Q und der Motorgeschwindigkeit RPM zusammenhängen, werden aus der Tabelle 11 ausgelesen, in der die Kombination Uref (= [der Zielwert des EGR-Ventilöffnungsgrades, der Zielwert des VNT-Düsenöffnungsgrades]) der Zielwerte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades und die Kombination Xref (= [MAP_ref, MAF_ref]) der Zielwerte des MAF und des MAP in Verbindung mit den Werten der Einspritzgröße Q und der Maschinengeschwindigkeit RPM registriert sind. Eine Differenz Xerr zwischen Xref und der Kombination X der Messwerte des MAF und des MAP wird in die Steuereinheit 12 eingegeben, und die Steuereinheit 12 berechnet die Kombination Ufb der Feedbacksteuerwerte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades. Ferner wird der Anweisungswert U berechnet, bei dem es sich um eine Summe aus Uref und Ufb handelt, und der Anweisungswert U wird in die Transferfunktion Gp des stationären Verhaltens des Motorkörpers 1 eingegeben. Der Anweisungswert U ist eine Kombination (= [der EGR-Ventilöffnungsgrad, der VNT-Düsenöffnungsgrad]) des Ventilöffnungsgrades des EGR-Ventils, der in dem EGR bereitgestellt, und des Düsenöffnungsgrades der VNT. ΔX wird durch Anwenden von Gp auf U erhalten. Wenn andererseits die Transferfunktion Gq2 der transienten Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 auf die Kombination Xref des Zielwertes des MAF und des MAP angewendet wird, wird ΔXq erhalten. Der Betrieb des Motorkörpers 1 wird dann als die Kombination X = ΔXq + ΔX des Messwertes des MAF durch den MAF-Sensor und des Messwertes des MAP durch den MAP-Sensor beobachtet.
Wenn die Störungsbeobachtungseinheit 3 bezüglich dieser Ausführungsform in das in 6 dargestellte herkömmliche Blockdiagramm eingefügt wird, wird das in 11 dargestellte Blockdiagramm erhalten. Die Störungsbeobachtungseinheit 3 umfasst ein Modell Gqm2 der transienten Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1, in das die Kombination Xref des Zielwertes des MAF und des MAP eingegeben wird; ein Modell Gpm des stationären Verhaltens bzw. der stationären Charakteristik des Motorkörpers 1, in das der Anweisungswert U des Motorkörpers 1 eingegeben wird; eine Transferfunktion 1/Gpm zur Entfernung des Einflusses des Modells Gpm, in das Xest eingegeben wird, das durch eine Subtraktion einer Summe einer Ausgabe Xp von Gpm und einer Ausgabe Xq von Gqm2 von X, das in dem Motorkörper 1 beobachtet wird, berechnet wird; und eine Transferfunktion L von z. B. einem Tiefpassfilter des ersten Grades, in den die Ausgabe Uest der Transferfunktion 1/Gpm eingegeben wird. Eine Ausgabe dieser Transferfunktion L ist ein Störungsschätzwert Dest.
In dem gesamten Steuersystem werden die Einstellungswerte der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit RPM eingegeben, und Uref und Xref, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße Q und der Motorgeschwindigkeit RPM zusammenhängen, werden von der Tabelle 11 ausgelesen, in der eine Kombination Uref der Zielwerte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades und eine Kombination Xref der Zielwerte des MAF und des MAP in Verbindung mit dem Wert der Einspritzgröße und einem Wert der Motorgeschwindigkeit RPM registriert sind. Eine Differenz zwischen Xref und der Kombination X der Messwerte des MAF und des MAP wird in die Steuereinheit 12 eingegeben, und die Steuereinheit 12 berechnet die Kombination Ufb der Feedbacksteuerwerte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades. Ferner ist der Anweisungswert U ein Wert, der durch Subtrahieren des Störungsschätzwertes Dest vor einer Einheitszeit von der Summe aus Uref und Ufb berechnet wird, und der Anweisungswert U wird in die Transferfunktion Gp2 des stationären Verhaltens des Motorkörpers 1 eingegeben. Die Ausgabe ΔX der Transferfunktion Gp2 wird somit erhalten durch Anwenden von Gp2 auf U. Wenn andererseits die Transferfunktion Gq2 der transienten Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 auf die Kombination Xref der Einstellungswerte der MAF und MAP angewendet wird, wird ΔXq erhalten. Der Betrieb des Motorkörpers 1 wird dann als die Kombination X = ΔXq + ΔX des Messwertes des MAF durch den MAF-Sensors und des Messwertes des MAP durch den MAP-Sensor beobachtet.
Andererseits wird die Kombination Xref des Zielwertes von MAF und von MAP in das Modell Gqm2 der transienten Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 eingegeben, und wenn Gqm2 auf Xref angewendet wird, wird eine erste Ausgabe Xq erhalten. Darüber hinaus wird der Anweisungswert U des Motorkörpers 1 in das Modell Gpm des stationären Verhaltens des Motorkörpers 1 eingegeben, und wenn Gpm auf den Anweisungswert U angewendet wird, wird eine zweite Ausgabe Xp erhalten. Die Summe der ersten Ausgabe Xq und der zweiten Ausgabe Xp wird dann von X subtrahiert, das in dem Motorkörper 1 beobachtet wird, um eine erste Zwischenausgabe Xest zu berechnen, die erste Zwischenausgabe Xest wird in die Transferfunktion 1/Gpm eingegeben, und wenn die Transferfunktion 1/Gpm auf die erste Zwischenausgabe Xest angewendet wird, wird eine zweite Zwischenausgabe Uest erhalten. Diese zweite Zwischenausgabe Uest wird in die Transferfunktion L eingegeben, und wenn die Transferfunktion L auf die zweite Zwischenausgabe Uest angwendet wird, wird der Störungsschätzwert Uest erhalten. Wenn wie oben beschrieben, dieser Störungsschätzwert Dest in einer nächsten Einheitszeit von einer Summe des Feedback-Steuerwertes Ufb und des Zielwertes Uref subtrahiert wird, wird der Anweisungswert U erhalten.
Im Übrigen wird Gpm durch die Gleichung (1) dargestellt, vergleichbar mit der ersten Ausführungsform.
Andererseits wird Gqm2 durch eine folgende Gleichung dargestellt: Xq[t] = A_q * Xq[t – 1] + B_q2 * Xref[t] (6)
Ein Wert, der gemäß Xref [t] variiert, wird somit zu einem Wert addiert, der von Xp[t – 1] abhängt, bei dem es sich um einen Wert vor einer Einheitszeit handelt. Im Übrigen sind A_q und B_q2 Matrizen, in denen die transiente Charakteristik des tatsächlichen Motorkörpers 1 reflektiert wird. A_q ist die gleiche Matrix wie in der ersten Ausführungsform, und B_q2 wird wie folgt dargestellt:
Im Übrigen sind die Gleichungen (3) bis (5) gleich zu den Gleichungen der ersten Ausführungsform. Unter einer solchen Annahme weist eine Motorsteuervorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform eine Konfiguration auf, die in 12 dargestellt ist. Der Motorkörper 1 umfasst den MAP-Sensor 5 und den MAF-Sensor 6. Darüber hinaus sind die Einstellungswerte der Einspritzgrößen und der Motorgeschwindigkeit Werte, die als Antwort auf eine Instruktion von einem Fahrer oder dergleichen der Motorsteuervorrichtung 200 von Außen bereitgestellt werden. In einigen Fällen kann eine Einspritzgrößen-Messeinheit und eine Motorgeschwindigkeits-Messeinheit bereitgestellt werden und die Einstellungswerte können von diesen Einheiten bereitgestellt werden. Ferner bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente wie die Elemente der Motorsteuervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Die Motorsteuervorrichtung 200 umfasst (a) eine Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 101 zum Erhalten des Einstellungswertes der Einspritzgröße Q; (b) einer Motorgeschwindigkeits-Erhaltungseinheit 102 zum Erhalten des Einstellungswertes der Motorgeschwindigkeit; (c) eine Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 zum Erhalten einer Kombination X des Messwertes des MAF und des MAP von dem MAP-Sensor 5 und dem MAF-Sensor 6; (d) eine Zieltabelle 104, in der Uref und Xref in Verbindung mit den Werten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit registriert sind; (e) ein Zielwertgenerator 105 zum Akzeptieren des Einstellungswertes der Einspritzgröße Q, der von der Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 103 ausgegeben wird, und der Einstellungsgröße der Motorgeschwindigkeit RPM, die von der Motorgeschwindigkeits-Erhaltungseinheit 102 ausgegeben wird, und zum Auslesen der damit zusammenhängenden Uref und Xref aus der Zielwerttabelle 104; (f) eine Störungsschätzeinheit 207 zum Akzeptieren von Xref, das von dem Zielwertgenerator 105 ausgegeben wird, und zum Berechnen des Störungsschätzwertes Dest durch Ausführen von Berechnungen, die später beschrieben werden; (g) einen Feedback-Größengenerator 106 zum Berechnen der Feedback-Größe Ufb unter Verwendung von X, das durch die Sensorerhaltungseinheit 103 ausgegeben wird, und von Xref, das durch den Zielwertgenerator 105 ausgegeben wird; und (h) einen Anweisungswertgenerator 108 zum Akzeptieren einer Ausgabe Dest von der Störungsschätzeinheit 207, und eine Ausgabe Uref von dem Zielwertgenerator 105 und einer Ausgabe Ufb von dem Feedback-Größengenerator 106 und zum Erzeugen und Ausgeben an den Motorkörper 1 des Anweisungswertes U.
Im Übrigen ist, wie oben beschrieben, die Kombination der Werte des EGR-Ventilöffnungsgrades und des VNT-Düsenöffnungsgrades dargestellt Q (= [den Wert des EGR-Ventilöffnungsgrades, den Wert des VNT-Düsenöffnungsgrades]), und die Kombination der Werte des MAF und des MAP wird durch X (= [MAP MAF]) dargestellt.
Als Nächstes werden die Verarbeitungsinhalte der Motorsteuervorrichtung 200 unter Verwendung von 13 beschrieben. Zuerst wird zu Beginn des Betriebs t = 1 als die Zeit eingestellt (Schritt S21). Die Einspritzgrößen-Erhaltungseinheit 101, die Motorgeschwindigkeits-Erhaltungseinheit 102 und die Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 erhalten dann den Einstellungswert Q[t] der Einspritzgröße, den Einstellungswert RPM[t] der Motorgeschwindigkeit und den Sensorwert X[t] (Schritt S23).
Der Zielwertgenerator 105 erzeugt dann die Zielwerte Xref[t] und Uref[t], die mit dem Einstellungswert Q[t] der Einspritzgröße und dem Einstellungswert RPM [t] der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, durch Auslesen dieser aus der Zielwerttabelle 104 (Schritt S25). Darüber hinaus erzeugt der Feedbackgrößengenerator 106 die Feedbackgröße Ufb[t] (= s(x[t], Xref[t)) aus dem Zielwert Xref [t], der durch den Zielwertgenerator 105 erzeugt wird, und dem Sensorwert X[t], der durch die Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 erhalten wird (Schritt S27). Da die Feedbackgröße Ufb[t] ein Wert ist, der durch die gleiche Steuereinheit 12 wie die herkömmliche erzeugt wird, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Der Anweisungswertgenerator 8 berechnet dann den Anweisungswert U[t], bei dem es sich um einen Wert handelt, der berechnet wird durch Subtrahieren der Ausgabe Dest[t – 1] der Störungsschätzeinheit 207 zu einem Zeitpunkt [t – 1] vor einer Einheitszeit aus der Summe der Ausgabe Uref[t] des Zielwertgenerators 105 und der Ausgabe Ufb[t] des Feedbackgrößengenerators 106 (Schritt S29). Und zwar wird U[t] = Ufb[t] + Uref[t] – Dest[t – 1] berechnet. Dest[t – 1] wird aus einer Speichereinheit ausgelesen, die Werte der Störungsschätzwerte Dest speichert.
Der Anweisungswertgenerator 108 gibt schließlich den Anweisungswert U[t] an den Motorkörper 1 aus (Schritt S33), und der Motorkörper 1 umfasst den Ventilöffnungsgrad EGR-Ventil und den Düsenöffnungsgrad VNT gemäß diesem Anweisungswert U[t] an.
Andererseits erzeugt die Störungsschätzeinheit 207 den Störungsschätzwert Dest[t] unter Verwendung von Xref[t] und dem Zielwertgenerator 105, dem Sensorwert X[t] von der Sensorwert-Erhaltungseinheit 103 und dem Anweisungswert U[t] (Schritt S31).
Dest[t] wird dargestellt durch Dest[t] = G2[Xref[t], X[t], U[t]), und g2(Xref[t], X[t], U[t])) ist eine Funktion mit den Berechnungen, die durch die Gleichungen (3) bis (6) dargestellt sind. Da Dest[t], der in dem Schritt S31 berechnet wird, zu einem Zeitpunkt [t + 1] nach einer Einheitszeit verwendet wird, wird Dest[t] in der Speichereinheit oder einer Speichervorrichtung gespeichert. Die Zeit t wird dann „1” erhöht (Schritt S35) und die Verarbeitung kehrt zu dem Schritt S23 zurück, bis der Betrieb des Motorkörpers 1 stoppt.
Durch Einführung der Störungsbeobachtungseinheit, welche die transiente Antwortcharakteristik des Motorkörpers 1 berücksichtigt, wird es möglich, die stabile Nachfolgung des Zielwertes zu verbessern.
14 zeigt die zeitliche Veränderung der Einspritzgröße Q im Fall, dass keine Beobachtungseinheit verwendet wird, und in einem Fall, dass eine Beobachtungseinheit verwendet wird, für den diese Ausführungsform dieses Verfahrens angewendet wird. Die Einspritzgröße Q wächst in beiden Fällen nach einer Zeit 1 schnell an, während einige Unterschiede von der Zeit 2 zu 3 auftreten. Wenn eine solche zeitliche Veränderung der Einspritzgröße Q existiert, verändert sich der MAF wie in 15 gezeigt. Und zwar wächst der Zielwert des MAF schnell nach einer Zeit 1 an, vergleichbar mit der Einspritzgröße Q, und fällt dann danach graduell ab. Andererseits weist der Messwert der MAF im Falle der Verwendung keiner Beobachtungseinheit eine große Überschwingung auf und liegt nicht in der Nähe des Zielwertes. Im Fall der Verwendung der Beobachtungseinheit, auf den diese Ausführungsform angewendet wird, ist, obwohl die Verzögerung der Antwort auftritt, jedoch die Überschwingung gering und der Messwert der Einspritzgröße Q folgt dem Zielwert. Somit ist es möglich, dass der MAF dem Zielwert stabil folgt.
Im Übrigen zeigt 16 eine zeitliche Veränderung des Ventilöffnungsgrades der EGR. Es ist ersichtlich, dass die Steuerung auf verschiedene Arten zwischen dem Fall, dass keine Beobachtungseinheit verwendet wird, und dem Fall, dass die Beobachtungseinheit verwendet wird.
Obwohl Ausführungsformen dieser Technik erläutert wurden, ist diese Technik nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel sind die funktionalen Blockdiagramme, wie in den 8 und 12 dargestellt, lediglich Beispiele und die Programm-Moduloption dieser Ausführungsformen hängt nicht immer mit der tatsächlichen Programm-Modulkonfiguration zusammen. Darüber hinaus ist der Motor nicht auf den Dieselmotor beschränkt, und diese Technik kann auf den Motor angewendet werden, der ein EGR und VNT aufweist.
Im Übrigen ist nicht explizit beschrieben, dass ein Sättigungselement, und zwar ein Begrenzungselement, in dem stationären Verhalten bzw. der stationären Charakteristik des vorher erwähnten Motors enthalten ist. Der Anweisungswert U stellt jedoch eine Kombination dar [Wert des EGR-Ventilöffnungsgrades, des VNT-Düsenöffnungsgrades], und sowohl der Ventilöffnungsgrad und der Düsenöffnungsgrade können nicht aus einem vorgegeben Bereich, wie z. B. von 0% 100%, angewiesen werden. Selbst wenn eine Anweisung unter der unteren Begrenzung oder über der oberen Begrenzung eingegeben wird, ist es daher nicht möglich, den Motor wie er ist zu steuern. Der Wertebereich des Anweisungswertes U wird durch die Begrezungseinheit begrenzt, und das Modell Gpm des stationären Verhaltens des Motors enthält die Begrenzungseinheit, um den Wertebereich zu begrenzen. Für den Anweisungswert U unter der unteren Grenze wird insbesondere die untere Grenze in das Model Gpm des stationären Verhaltens des Motors eingegeben, und bezüglich des Anweisungswertes U über der oberen Grenze wird der obere Grenzwert in das Modell Gpm des stationären Verhaltens des Motors eingegeben.
Im Übrigen sind die Motorsteuervorrichtungen, wie in 8 und 12 dargestellt, Computervorrichtungen. Das heißt ein Arbeitsspeicher (RAM) 2501, ein Prozessor 2503, ein Lese-Speicher (ROM) 2507 und Sensoren 2515 sind über einen Bus 2519 verbunden, wie in 17 gezeigt. Ein Steuerprogramm zum Ausführen der Verarbeitung in der Ausführungsform (und ein Betriebssystem (OS), wenn es existiert) ist in dem ROM 2507 gespeichert, und wenn es durch den Prozessor 2503 ausgeführt, werden diese aus dem ROM 2507 in das RAM 2501 ausgelesen. Der Prozessor 2503 steuert die Sensoren (MAP-Sensor 5 und MAF-Sensor 6). Entsprechend den Umständen, Einspritzgrößen-Messeinheit und Motorgeschwindigkeits-Messeinheit, und erhält Messwerte. Darüber hinaus werden zwischen Verarbeitungsdaten in dem RAM 2501 gespeichert. Im Übrigen kann der Prozessor 2503 den ROM 2507 enthalten, und kann ferner den RAM 2501 enthalten. In dieser Ausführungsform kann das Steuerprogramm zum Ausführen der vorher erwähnten Verarbeitung durch eine Computer-lesbare-Speicherentfernbare-Disk verteilt werden, in der das Steuerprogramm aufgenommen wird, und das Steuerprogramm kann in den ROM 2507 durch einen ROM-Schreiber geschrieben werden. In der oben dargestellten Computervorrichtung kooperieren die Hardware, wie z. B. der Prozessor 2503 und der RAM 2501 und der Rom 2507, und das Steuerprogramm (und das OS, wenn es existiert) systematisch miteinander, sodass verschiedene Funktionen, wie oben beschrieben, in den Details realisiert werden.
Die zuvor erwähnten Ausführungsformen werden wie folgt dargestellt:
Dieses Motorsteuerverfahren umfasst (A) ein Erhalten eines Einstellungswetres einer Einspritzgröße für einen Motor mit einem Exhaust Gas Recirculator bzw. Abgas-Umwälzer (EGR) und einem Variable Nozzle Turbo bzw. Variablen Düsenturbolader (VNT), eines Einstellungswertes einer Motorgeschwindigkeit, eines Messwertes eines Manifold Air Pressure bzw. Ladeluftdruckes (MAP) des Motors und eines Messwertes eines Mass Air Flow bzw. Luftmassenflusses (MAF) des Motors; (B) ein erstes Berechnen von Unterschieden zwischen Schätzwerten des MAP und des MAF, die durch eine Summe einer ersten Eingabe eines transienten Antwortmodells und einer zweiten Ausgabe eines stationären Modells des Motors dargestellt sind, und der Messwerte des MAP und des MAF, wobei die erste Ausgabe gemäß einer von beiden der Einstellungswerte der Einspritzgröße und der Zielwerte des MAF und des MAP variiert, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und wobei die zweite Ausgabe gemäß den Anweisungswerten des Ventilöffnungsgrades des EGR und eines Düsenöffnungsgrades des VNT variiert; (C) ein zweites Berechnen, aus den Unterschieden, eines ersten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR, und eines zweiten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades der VNT; und (D) ein drittes Berechnen der Anweisungswerte des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT aus Steuergrößen der Ventilöffnungsgrades der EGR und des Ventilöffnungsgrades der VNT, die aus den Zielgrößen des MAP und des MAF und den Messwerten der MAP und des MAF berechnet werden, von Zielwerten des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT, die mit den Einstellwerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und eines dritten Störungsschätzwertes zu einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR und eines vierten Störungsschätzwertes bei einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades der VNT. Da somit die Störungsschätzwerte unter Berücksichtigung der Ausgabe des transienten Antwortmodells des Motors berechnet werden, ist es möglich, die Nachverfolgbarkeit des Zielwertes zu verbessern.
Das erste Berechnen kann enthalten: (b1) Berechnen eines ersten Schätzwertes des MAP und eines ersten Schätzwertes des MAF gemäß dem transienten Antwortmodell des Motors aus irgendeinem von dem Einstellungswert der Einspritzgröße und den Zielwerten des MAF und des MAP, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen; (b2) Berechnen eines zweiten Schätzwertes des Ventilöffnungsgrades der EGR und eines zweiten Schätzwertes des Düsenöffnungsgrades der VNT aus den Anweisungswerten des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT gemäß dem stationären Modell des Motors; und (b3) Berechnen einer ersten Differenz zwischen dem Messwert des MAP und einer Summe aus den ersten und zweiten Schätzwerten des MAP und einer zweiten Differenz zwischen dem Messwert des MAF und einer Summe aus den ersten und zweiten Schätzwerten des MAF. Darüber hinaus kann das zweite Berechnen umfassen: (c1) ein Berechnen, aus der ersten und zweiten Differenz, des ersten Störungsschätzwertes für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR und des zweiten Störungsschätzwertes für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades VNT, gemäß einem Modell zum Entfernen des Einflusses des stationären Verhaltens des Motors und zur Bereitstellung einer vorgegebenen Charakteristik. Durch Ausführen einer solchen Bearbeitung ist es möglich, Fehler des Modells zu entfernen und es ist ferner möglich, die Störung geeignet zu schätzen.
Im Übrigen kann die vorher erwähnte vorgegebene Charakteristik eine Charakteristik eines Tiefpassfilters des ersten Grades sein. Entsprechend kann die Störung, dessen Frequenz gleich oder geringer als die Abschneidefrequenz ist, geschätzt werden. Da das Steuersystem instabil wird, wenn die Abschneidefrequenz anwächst, wird eine geeignete Abschneidefrequenz eingestellt. Darüber hinaus kann ein erstes Modell zum Entfernen des Einflusses des stationären Verhaltens des Motors und ein zweites Modell mit der vorgegebenen Charakteristik jeweils separat bereitgestellt werden, um die Berechnungen auszuführen.
Dieses Verfahren kann ferner ein Auslesen der Zielwerte des MAP und des MAF umfassen, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, aus einer Tabelle, in der Zielwerte des MAP und des MAF in Verbindung mit Werten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit registriert sind. Eine solche Tabelle kann in einer solchen Speichereinheit gespeichert werden, und die gelesenen Zielwerte können ohne Verwendung dieser Tabelle berechnet werden.
Dieses Verfahren kann ferner ein Auslesen der Zielwerte des Ventilöffnungsgrades des EGR und des Düsenöffnungsgrades VNT umfassen die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, aus einer Tabeller in der Zielwerte des Ventilöffnungsgrades des EGR und des Düsenöffnungsgrades des VNT in Verbindung mit Werten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit registriert sind. Eine solche Tabelle kann in einer Speichereinheit gespeichert werden, und die gelesenen Zielwerte können ohne Verwendung dieser Tabelle berechnet werden.
Eine Motorsteuervorrichtung, wie in 18 dargestellt, umfasst: (aa) eine Speichereinheit: (a) eine Datenerhaltungseinheit zum Erhalten eines Einstellungswertes einer Einspritzgröße für einen Motor mit einem Exhaust Gas Recirculator bzw. Abgas-Umwälzer (EGR) und einem Variable Nozzle Turbo bzw. Variablen Düsenturboladers (VNT), eines Einstellwertes einer Motorgeschwindigkeit, eines Messwertes eines Manifold Air Pressure bzw. Luftladedrucks (MAP) des Motors und eines Messwertes eines Mass Air Flow bzw. Luftmassenflusses (MAP) des Motors; (b) eine Störungsschätzeinheit zum Berechnen von Unterschieden zwischen den Schätzwerten des MAP und des MAF, die durch eine Summe einer ersten Ausgabe eines transienten Antwortmodells des Motors und einer zweiten Ausgabe eines stationären Modells des Motors dargestellt sind, und der Messwerte des MAP und des MAF, wobei die erste Ausgabe gemäß irgendeinem aus dem Einstellungswert der Einspritzgröße und Zielwerten des MAF und des MAP variiert, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und wobei die zweite Ausgabeeinheit den Anweisungswerten eines Ventilöffnungsgrades des EGR und eines Düsenöffnungsgrades des VNT variieren, und zum Berechnen, aus den Differenzen, eines ersten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades des EGR, und eines zweiten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades der VNT und zum Speichern des ersten und zweiten Störungsschätzwertes in der Speichereinheit; (C) eine Anweisungswert-Berechnungseinheit zum Berechnen der Anweisungswerte des Ventilöffnungsgrades des EGR und des Düsenöffnungsgrades VNT aus Steuergrößen des Ventilöffnungsgrades des EGR und des Düsenöffnungsgrades VNT, die aus den Zielwerten des MAP und des MAF und den Messwerten des MAP und des MAF, Zielwerten des Ventilöffnungsgrades des EGR und des Düsenöffnungsgrades des VNT berechnet werden, die mit den Einstellwerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und eines dritten Störungsschätzwertes bei einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR und eines vierten Störungsschätzwertes bei einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades des VNT.
Im Übrigen ist es möglich ein Programm zu erzeugen, das einen Computer veranlasst, die oben erwähnte Verarbeitung zu führen, und ein solches Programm wird in einem Computer lesbaren Speichermedium oder einer Speichereinrichtung gespeichert, wie z. B. eine flexible Disk, CD-ROM, DVD-ROM, magnetoptische Disk, eine Halbleiterspeichereinheit und eine Festplatte. Darüber hinaus wird das dazwischen liegenden Resultat temporär in einer Speichereinrichtung, wie z. B. eine Hauptspeichereinheit oder dergleichen gespeichert.
Alle Beispiele und die hier verwendete konditionale Sprache sind für einen pädagogischen Zweck, um den Leser bei der Verständigung der Erfindung und dem Konzepten zu helfen, die der Erfinder zum Vorantreiben der Technik beigetragen hat, und sollen ohne Begrenzung auf solch speziellen, hier dargelegten Beispiele und Bedingungen ausgelegt werden, noch bezieht sich die Organisation solcher Beispiele in der Beschreibung auf eine Darstellung der Überlegenheit und Unterlegenheit der Erfindung. Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben wurden, soll verstanden werden, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und Umbildungen daran ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Motorsteuerverfahren, mit den Schritten: Erhalten eines Einstellungswertes einer Einspritzgröße für einen Motor mit einer Abgasrückführungseinrichtung (EGR) und einer Variablen Düsenturboladeeinrichtung (VNT), eines Einstellwertes einer Motorgeschwindigkeit, eines Messwertes eines Ladeluftdrucks (MAP) des Motors und eines Messwertes eines Luftmassenflusses (MAF) des Motors; erstes Berechnen von Differenzen zwischen Schätzwerten des MAP und des MAF, die durch eine Summe einer ersten Ausgabe eines transienten Antwortmodells und einer zweiten Ausgabe eines stationären Models des Motors dargestellt sind, und den Messwerten des MAP und des MAF, wobei die erste Ausgabe gemäß einem von dem Einstellungswert der Einspritzgröße und Zielwerten des MAF und des MAP variiert, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und wobei die zweite Ausgabe gemäß Anweisungswerten eines Ventilöffnungsgrades der EGR und eine Düsenöffnungsrades der VNT variiert; zweites Berechnen, aus den Differenzen, eines ersten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Ventilöffnungsrades des EGR, und eines zweiten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Düsenöffnungsrades der VNT; und drittes Berechnen der Anweisungswerte des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT aus Steuergrößen des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT, die berechnet werden aus den Zielwerten des MAP und des MAF und den Messwerten des MAP und des MAF, Zielwerten des Ventilöffnungsrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und eines dritten Störungsschätzwertes bei einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR und eines vierten Störungsschätzwertes bei einer momentanen Zeit für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades der VNT.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Berechnen umfasst: Berechnen eines ersten Schätzwertes des MAP und eines ersten Schätzwertes des MAF gemäß dem transienten Antwortmodell des Motors aus einem von dem Einstellungswert der Einspritzgröße und dem Zielwerten des MAF und des MAP, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen; Berechnen eines zweiten Schätzwertes des Ventilöffnungsgrades der EGR und eines zweiten Schätzwertes des Düsenöffnungsgrades der VNT aus Anweisungswerten des Ventilöffnungsgrades des EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT gemäß dem stationären Modell des Motors; und Berechnen einer ersten Differenz zwischen dem Messwert des MAP und einer Summe der ersten und zweiten Schätzwerte des MAP und einer zweiten Differenz zwischen dem Messwert des MAF und einer Summe aus den ersten und zweiten Schätzwerten des MAF; und wobei das zweite Berechnen umfasst: Berechnen, aus der ersten und zweiten Differenz, des ersten Störungsschätzwertes für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR und des zweiten Störungsschätzwertes für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades des VNT, gemäß einem Modell zum Entfernen des Einflusses des stationären Verhaltens bzw. der stationären Charakteristik des Motors und zur Bereitstellung einer vorgegebenen Charakteristik.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 2, wobei die vorgegebene Charakteristik eine Charakteristik eines Tiefpassfilters eines ersten Grades ist.
Motorsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren ferner umfasst: Auslesen der Zielwerte des MAP und des MAF, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, aus einer Tabelle, in der Zielwerte des MAP und des MAF in Verbindung mit Werten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit registriert sind.
Motorsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren ferner umfasst: Auslesen der Zielwerte des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, aus einer Tabelle, in der Zielwerte des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT in Verbindung mit Werten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit registriert sind.
Motorsteuervorrichtung, mit: einer Datenerfassungseinheit zum Erhalten bzw. Erfassen eines Einstellungswertes einer Einspritzgröße für einen Motor mit einer Abgasrückführungseinrichtung (EGR) und einer Variablen Düsenturboladeeinrichtung (VNT), eines Einstellwertes einer Motorgeschwindigkeit, eines Messwertes eines Ladeluftdrucks (MAP) des Motors und eines Messwertes eines Luftmassenflusses (MAF) des Motors; einer Störungsschätzeinheit zum Berechnen von Differenzen zwischen Schätzwerten des MAP und des MAF, die durch eine Summe einer ersten Ausgabe eines transienten Antwortmodells des Motors und einer zweiten Ausgabe eines stationären Modells des Motors dargestellt sind, wobei die erste Ausgabe gemäß von entweder dem Einstellungswert der Einspritzgröße und Zielwerten des MAF und des MAP variieren, die mit Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und wobei die zweite Ausgabe gemäß den Anweisungswerten eines Ventilöffnungsgrades der EGR und eines Düsenöffnungsgrades der VNT variiert, und zum Berechnen, aus den Differenzen, eines ersten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR, und eines zweiten Störungsschätzwertes nach einer Einheitszeit, für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades der VNT; und einer Anweisungswert-Berechnungseinheit zum Berechnen der Anweisungswerte des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT aus Steuergrößen des Ventilöffnungsgrades der EGR und des Düsenöffnungsgrades der VNT, die berechnet werden aus den Zielwerten des MAP und des MAF und den Messwerten des MAP und des MAF, Zielwerten des Ventilöffnungsgrades der DER und Düsenöffnungsgraden der VNT, die mit den Einstellungswerten der Einspritzgröße und der Motorgeschwindigkeit zusammenhängen, und eines dritten Störungsschätzwertes zu einem momentanen Zeitpunkt für den Anweisungswert des Ventilöffnungsgrades der EGR und eines vierten Störungsschätzwertes zu einem momentanen Zeitpunkt für den Anweisungswert des Düsenöffnungsgrades der VNT.
Motorsteuerprogramm, um einen Prozessor zu veranlassen, das Motorsteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.