DE102015205195A1 - Regel-/Steuervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Regel-/Steuervorrichtung, welche eine geregelte/gesteuerte Variable eines geregelten/gesteuerten Objekts, welches eine Verzögerungs-Charakteristik aufweist, unter Verwendung einer Kombination eines Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, eines reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und eines Störgrößen-Kompensations-Verfahrens regelt/steuert. Eine ECU der Vorrichtung berechnet einen Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck für eine Feedforward-Regelung/-Steuerung eines momentanen Lade-Drucks als eine geregelte/gesteuerte Variable, und berechnet einen FB-Zieldruck als einen Wert, in welchem eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik des momentanen Werts an dem Fahrer-Anforderungswert widergespiegelt wird. Die ECU berechnet einen Fehler als eine Differenz zwischen dem Momentan- und dem Ziel-Wert, und einen Feedback-Korrektur-Ausdruck als eine Summe aus einer Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe, welche einen geschätzten Störgrößenwert und den Fehler als Variablen umfasst, und einer Gesetz-Erreichungs-Eingabe unter Verwendung einer Gleichung, welche eine Beziehung zwischen dem Fehler, einem Feedback-Korrektur-Ausdruckswert und einem geschätzten Störgrößenwert definiert, und eines reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus, und fügt dann den Korrektur-Ausdrucks-Wert dem Fahrer-Anforderungs-Wert hinzu, um dadurch einen angeforderten Lade-Druck als eine Regel-/Steuereingabe zu berechnen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • FELD DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regel-/Steuervorrichtung zum Regeln/Steuern eines geregelten/gesteuerten Objekts, welches eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist.
  • BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
  • Herkömmlicherweise ist als eine Regel-/Steuervorrichtung eine bekannt, welche in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2005-171893 offenbart ist. Diese Regel-/Steuervorrichtung regelt/steuert einen Variable-Düsen-Typ-Turbolader als ein geregeltes/gesteuertes Objekt. Diese Regel-/Steuervorrichtung berechnet einen Ziel-Lade-Druck epimtrg gemäß Betriebsbedingungen des Motors, und feedback-regelt/-steuert einen momentanen Lade-Druck epim, derart dass der momentane Lade-Druck epim unter Verwendung eines Feedback-Regel-/-Steueralgorithmus gleich dem Ziel-Lade-Druck epimtrg wird.
  • Mit diesem Feedback-Regel-/-Steueralgorithmus wird eine Lade-Druck-Differenz epimdlt, welche eine Differenz zwischen dem momentanen Lade-Druck epim und dem Ziel-Lade-Druck epimtrg ist, berechnet, und wird ein Feedback-Regel-/-Steuer-Ausdruck epvnpmfb auf Grundlage der Lade-Druck-Differenz epimdlt als eine totale Summe aus einem Proportionalausdruck epvnpmp, einem Integralausdruck epvnpmi und einem Abgeleitungsausdruck epvnpmd durch ein PID-Regel-/-Steuer-Verfahren berechnet. Ferner wird eine Summe epbnbse + epvnpmfb des Feedback-Regel-/-Steuer-Ausdrucks epvnpmfb und eines Basiswerts epbnbse eines Lade-Drucks mit einem vorbestimmten minimalen Grenzwert epvnpmin verglichen, und dann wird der Größere von ihnen mit einem vorbestimmten maximalen Grenzwert epvnpmax verglichen, wodurch der Größere von ihnen als eine finale Öffnung epvnfin gesetzt wird. Dann wird der momentane Lade-Druck epim derart feedback-geregelt/-gesteuert, dass der momentane Lade-Druck epim durch Regeln/Steuern eines Versorgungsstroms an einen Gleichstrommotor gemäß der finalen Öffnung epvnfin gleich dem Ziel-Lade-Druck epimtrg wird.
  • Andererseits wird durch eine Berechnung des Integralausdrucks epvnpmi, wenn vorbestimmte Aktualisierungs-Hemmungs-Bedingungen in einem transistenten Betriebszustand des Motors erfüllt sind, eine Aktualisierung des Integralausdrucks epvnpmi gehemmt, und der Integralausdruck epvnpmi wird bei dem unmittelbar vorangehenden Wert davon beibehalten. Dies dient dem Zweck, ein Überschießen des momentanen Lade-Drucks epim zu dämpfen, da, in dem Fall des Variable-Düsen-Typ-Turboladers, der momentane Lade-Druck epim eine Charakteristik aufweist, welche dazu neigt, in Bezug auf den Ziel-Lade-Druck epimtrg auf Grund der Reaktions-Verzögerung überzuschießen, und dieses Problem wird in einem transistenten Betriebszustand des Motors noch deutlicher.
  • Ferner hat die vorliegende Anmelderin bereits eine Regel-/Steuervorrichtung vorgeschlagen, welche in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 offenbart ist. Diese Regel-/Steuervorrichtung regelt/steuert einen Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus als ein geregeltes/gesteuertes Objekt, und der Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus ändert eine Nockenphase CAIN als eine Phase eines Einlass-Nockens in Bezug auf eine Kurbelwelle des Motors. Generell neigt die Nockenphase CAIN in einem Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus dazu, im Nachfolgen eines Zielwerts zu verzögern oder über den Zielwert auf Grund einer Reaktions-Verzögerung des Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus überzuschießen.
  • Um die Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik des Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus zu kompensieren wird in der Regel-/Steuervorrichtung, welche in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2005-171893 offenbart ist, eine Regel-/Steuereingabe Ucain an den Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus unter Verwendung eines Regel-/Steueralgorithmus berechnet, auf welchen ein reaktions-spezifizierender Regel-/Steueralgorithmus und ein adaptiver Störgrößenbeobachter und ein Diskret-Zeit-System-Modell angewandt werden, welche die Beziehung zwischen der Regel-/Steuereingabe Ucain an den Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus, der Nockenphase CAIN und einem geschätzten Störgrößenwert c1 definieren. Darüber hinaus wird die Regel-/Steuereingabe Ucain als die Summe aus einer Äquivalente-Regel-/Steuereingabe Ueq und einer Gesetz-Erreichungs-Eingabe Urch berechnet, und die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq wird derart berechnet, dass die Nockenphase CAIN, der Zielwert der Nockenphase CAIN und der geschätzte Störgrößenwert c1 darin als Variablen umfasst sind. Kurz gesagt, wird die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq durch ein Deadbeat-Regel-/-Steuerverfahren als ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck (Feedforward-Regel-/-Steuereingabe) berechnet, um zu veranlassen, dass die geregelte/gesteuerte Variable dem Zielwert während eines Kompensierens der Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik des Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus nachfolgt.
  • In dem Fall eines Regelns/Steuerns des Variable-Nocken-Phasen-Mechanismus unter Verwendung der Regel-/Steuereingabe Ucain, welche wie oben stehend berechnet wird, macht der Effekt einer Störgrößen-Kompensation durch den geschätzten Störgrößenwert c1 es möglich, ein Auftreten einer Nachfolgeverzögerung und eines Überschießens auf Grund der oben erwähnten Reaktions-Verzögerung zu dämpfen, um dadurch eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten.
  • Gemäß der in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2005-171893 offenbarten Regel-/Steuervorrichtung wird die Aktualisierung des Integralausdrucks epvnpmi gehemmt, wenn die vorbestimmten Aktualisierungs-Hemmungs-Bedingungen erfüllt sind, falls jedoch bestimmt wird, dass die vorbestimmten Aktualisierungs-Hemmungs-Bedingungen in einem Zustand, in dem der momentane Lade-Druck epim unterhalb des Ziel-Lade-Drucks epimtrg ist, nicht erfüllt sind, wird die Aktualisierung des Integralausdrucks von dem Zeitpunkt der Bestimmung begonnen. In diesem Fall, wird der Integralausdruck nach dem Start der Aktualisierung des Integralausdrucks erhöht, was in einem Überschießen des momentanen Lade-Drucks epim in Bezug auf den Ziel-Lade-Druck epimtrg resultieren kann.
  • Falls die Aktualisierungs-Hemmungsperiode des Integralausdrucks länger gesetzt wird, um diese Unannehmlichkeit zu verhindern, nachdem die Aktualisierung des Integralausdrucks begonnen wurde, kann der momentane Lade-Druck epim den Ziel-Lade-Druck epimtrg nicht erreichen, oder in gegenteiliger Weise, kann ein übermäßiges Überschießen auf Grund eines Veranlassens, dass der momentane Lade-Druck epim schnell dem Ziel-Lade-Druck epimtrg näher gebracht wird, auftreten.
  • Um das obige Problem zu lösen, ist es vorgesehen, das in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 offenbarte Regel-/Steuerverfahren an der Regel-/Steuervorrichtung, welche in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2005-171893 offenbart ist, anzuwenden und den Feedback-Regel-/-Steuer-Ausdruck epvnpmfb, welcher in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2005-171893 erscheint, unter Verwendung des Verfahrens zum Berechnen der Regel-/Steuereingabe Ucain, welches in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 offenbart ist, zu berechnen. Insbesondere ist vorgesehen, den Feedback-Regel-/-Steuer-Ausdruck epvnpmfb als die Summe aus der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe Urch zu berechnen und dann den Feedback-Regel-/-Steuer-Ausdruck epvnpmfb dem Basiswert epbnbse eines Lade-Drucks hinzuzufügen, um dadurch die finale Öffnung epvnfin zu berechnen.
  • Jedoch kann, in dem Fall einer derartigen Konfiguration, da die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq als ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck, wie oben beschrieben, berechnet wird, eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und dem Basiswert epbnbse eines Lade-Drucks als ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck auftreten, was eine Verschlechterung einer Regel-/Steuergenauigkeit hervorruft. Insbesondere weist die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq eine Deadbeat-Regel-/-Steuer-Charakteristik auf, welche eine Regel-/Steuergenauigkeit deutlich verschlechtern kann. Ferner ist in vielen Fällen ein Aktuator eines geregelten/gesteuerten Objekts, dessen Reaktions-Verzögerung groß ist, nicht in der Lage, Eingabeänderungen nachzufolgen, welche für eine Realisierung der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq erforderlich sind, und daher, wenn die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq verwendet wird, um das geregelte/gesteuerte Objekt zu regeln/steuern, kann ein oszillierendes Verhalten oder dergleichen hervorgerufen werden, welches eine Regel-/Steuergenauigkeit verschlechtert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Regel-/Steuervorrichtung bereitzustellen, welche die geregelte/gesteuerte Variable eines geregelten/gesteuerten Objekts, welches eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, durch eine Kombination eines Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, eines reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und eines Störgrößen-Kompensations-Verfahrens regelt/steuert, und in der Lage ist, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten.
  • Um die obige Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Regel-/Steuervorrichtung zum Regeln/Steuern einer geregelten/gesteuerten Variablen eines geregelten/gesteuerten Objekts, welches eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, durch eine Regel-/Steuereingabe bereit, umfassend ein Geregelte-/Gesteuerte-Variable-Erfassungsmittel zum Erfassen der geregelten/gesteuerten Variablen, ein Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel zur Berechnung eines ersten Eingabewerts zum Regeln/Steuern der geregelten/gesteuerten Variablen in einer Feedforward-Weise unter Verwendung eines vorbestimmten Feedforward-Regel-/-Steueralgorithmus, ein Fehler-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Fehlers unter Verwendung des ersten Eingabewerts und der geregelten/gesteuerten Variablen, ein Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel zum Berechnen einer Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe, welche einen geschätzten Störgrößenwert und den Fehler als Variablen umfasst, und einer Gesetz-Erreichungs-Eingabe unter Verwendung eines Diskret-Zeit-System-Modells, welches eine Beziehung zwischen dem Fehler, einem zweiten Eingabewert und dem geschätzten Störgrößenwert definiert, und eines vorbestimmten reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus, und wobei der zweite Eingabewert unter Verwendung einer Summe aus der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe berechnet wird, und ein Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel zur Berechnung der Regel-/Steuereingabe unter Verwendung einer Summe aus dem ersten Eingabewert und dem zweiten Eingabewert.
  • Gemäß dieser Regel-/Steuervorrichtung, wird der erste Eingabewert zur Feedback-Regelung/-Steuerung der geregelten/gesteuerten Variablen unter Verwendung eines vorbestimmten Feedforward-Regel-/-Steueralgorithmus berechnet. Kurz gesagt, wird der erste Eingabewert als ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck berechnet. Ferner wird der Fehler unter Verwendung des ersten Eingabewerts und der geregelten/gesteuerten Variablen berechnet. Die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe, welche den geschätzten Störgrößenwert und den Fehler als Variablen umfasst, und die Gesetz-Erreichungs-Eingabe werden unter Verwendung des Diskret-Zeit-System-Modells, welches die Beziehung zwischen dem Fehler, dem zweiten Eingabewert und dem geschätzten Störgrößenwert definiert, und des vorbestimmten reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus berechnet. Der zweite Eingabewert wird unter Verwendung der Summe aus der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe berechnet. Die Regel-/Steuereingabe wird unter Verwendung der Summe aus dem ersten Eingabewert und dem zweiten Eingabewert berechnet.
  • Wie oben beschrieben, ist die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe nicht ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck, welcher den geschätzten Störgrößenwert, die geregelte/gesteuerte Variable und den Zielwert der geregelten/gesteuerten Variablen als Variablen umfasst, sondern sie wird als ein Wert berechnet, welcher den geschätzten Störgrößenwert und den Fehler als Variablen umfasst. Daher ist es möglich, die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe als einen Wert zu berechnen, welcher nicht eine Deadbeat-Regel-/-Steuer-Charakteristik in Bezug auf die Änderung eines Zielwerts aufweist, sondern eine hohe Störgrößen-Kompensations-Fähigkeit aufweist. Daher, durch Berechnen der Regel-/Steuereingabe unter Verwendung der Summe aus dem zweiten Eingabewert, welcher unter Verwendung der Summe aus der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe, die wie obenstehend berechnet wird, und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe berechnet wird, und dem ersten Eingabewert, welcher ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck ist, ist es möglich, eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe und dem ersten Eingabewert zu verhindern. Zusätzlich machen es die Effekte des geschätzten Störgrößenwerts c möglich, die geregelte/gesteuerte Variable des geregelten/gesteuerten Objekts, welches eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, genau zu regeln/steuern, während ein Auftreten einer Nachfolgeverzögerung und ein Auftreten eines Überschießens gedämpft wird. Folglich ist es möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten, wenn die geregelte/gesteuerte Variable des geregelten/gesteuerten Objekts, welches die Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, durch die Kombination des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird (es sei erwähnt, dass der Ausdruck ”erfassen”, welcher in dem Ausdruck ”erfassen einer geregelten/gesteuerten Variablen” verwendet wird, dazu bestimmt ist, nicht nur direktes Erfassen der geregelten/gesteuerten Variablen, z. B. durch einen Sensor, sondern auch ein Berechnen oder Schätzen der geregelten/gesteuerten Variablen auf Grundlage anderer Parameter, zu bedeuten).
  • Vorzugsweise umfasst das Fehler-Berechnungsmittel ein Zielwert-Berechnungsmittel zur Berechnung eines Zielwerts als einen Wert, in welchem eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik der geregelten/gesteuerten Variablen in Bezug auf den ersten Eingabewert widergespiegelt wird, und es berechnet den Fehler als eine Differenz zwischen dem Zielwert und der geregelten/gesteuerten Variablen.
  • Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Zielwert als ein Wert berechnet, in welchem eine Reaktions-Verzögerung der geregelten/gesteuerten Variablen in Bezug auf den ersten Eingabewert widergespiegelt wird, und der Fehler wird als eine Differenz zwischen dem Zielwert und der geregelten/gesteuerten Variablen berechnet. Ferner wird der zweite Eingabewert als die Summe aus der Aquivalente-Regel-/-Steuereingabe, welche den geschätzten Störgrößenwert und den Fehler als Variablen umfasst, und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe berechnet. Daher ist es möglich, den Fehler durch den zweiten Eingabewert derart zu regeln/steuern, dass der Fehler gleich 0 wird. In anderen Worten ist es möglich, die geregelte/gesteuerte Variable derart zu regeln/steuern, dass die geregelte/gesteuerte Variable gleich dem Zielwert wird, in welchem die Reaktions-Verzögerung der geregelten/gesteuerten Variablen in Bezug auf den ersten Eingabewert widergespiegelt wird. Folglich, in dem Fall eines Regelns/Steuerns der geregelten/gesteuerten Variablen des geregelten/gesteuerten Objekts, welches die Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, ist es möglich, eine hohe Antwort- und eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten, während ein Auftreten einer Nachfolgeverzögerung und eines Überschießens gedämpft wird.
  • Vorzugsweise umfasst die Regel-/Steuervorrichtung ferner ein Identifikationsmittel zur Onboard-Identifikation in einem Zustand, in dem das Diskret-Zeit-System-Modell derart eingerichtet ist, dass ein Ausdruck, welcher nicht mit einem Modellparameter des Diskret-Zeit-System-Modells multipliziert wird, auf einer linken Seite platziert wird, und ein Ausdruck, welcher mit dem Modellparameter multipliziert wird, und der geschätzte Störgrößenwert, auf einer rechten Seite platziert werden, durch Setzen der linken Seite als eine virtuell geregelte/gesteuerte Variable und der rechten Seite als einen geschätzten Wert der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen, des Modellparameters und des geschätzten Störgrößenwerts derart, dass ein Fehler zwischen der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen und dem geschätzten Wert der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen minimiert wird.
  • Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführungsform, werden in einem Zustand, in dem das Diskret-Zeit-System-Modell derart wieder eingerichtet ist, dass der Ausdruck, welcher nicht mit dem Modellparameter des Diskret-Zeit-System-Modells multipliziert wird, auf der linken Seite platziert wird und der Ausdruck, welcher mit dem Modellparameter multipliziert wird, und der geschätzte Störgrößenwert, auf der rechten Seite platziert werden, durch Setzen der linken Seite als die virtuell geregelte/gesteuerte Variable und der rechten Seite als den geschätzten Wert der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen, der Modellparameter und der geschätzte Störgrößenwert derart onboard-identifiziert, dass der Fehler zwischen der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen und der Schätzung der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen minimiert wird. Der Modellparameter und der geschätzte Störgrößenwert können daher onboard-identifiziert werden, und daher, selbst wenn ein Modellierungsfehler in dem Diskret-Zeit-System-Modell, auf Grund einer Variation zwischen individuellen Produkten des geregelten/gesteuerten Objekts und einer Alterung desselben, erhöht wird, ist es möglich, den Modellierungsfehler mit hoher Genauigkeit zu kompensieren, um dadurch eine Regel-/Steuergenauigkeit weiter zu verbessern.
  • Vorzugsweise ist die geregelte/gesteuerte Variable ein Lade-Druck, welcher durch einen Turbolader eines Verbrennungsmotors verändert wird.
  • In dem Fall des Lade-Drucks, welcher durch den Turbolader des Motors verändert wird, ist die Reaktions-Verzögerung in Bezug auf die Regel-/Steuereingabe auf Grund der geringen Betriebsgenauigkeit und der geringen Ansprechempfindlichkeit eines Leitschaufel-Aktuators des Turboladers generell signifikant groß. Jedoch ist es gemäß der vorliegenden Regel-/Steuervorrichtung möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit in einem Fall zu gewährleisten, in dem der Lade-Druck, dessen Reaktions-Verzögerung signifikant groß ist, durch die Kombination des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird, und dadurch die Vermarktbarkeit der Regel-/Steuervorrichtung zu verbessern.
  • Vorzugsweise ist die geregelte/gesteuerte Variable entweder eine EGR-Menge oder eine EGR-Rate, welche durch eine EGR-Vorrichtung eines Verbrennungsmotors verändert wird.
  • In dem Fall der EGR-Menge oder der EGR-Rate, welche durch die EGR-Vorrichtung des Motors verändert wird, ist die Reaktions-Verzögerung in Bezug auf die Regel-/Steuereingabe auf Grund der geringen Betriebsgenauigkeit und der geringen Ansprechempfindlichkeit eines EGR-Ventils generell signifikant groß. Jedoch ist es gemäß der vorliegenden Regel-/Steuervorrichtung möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit in einem Fall zu gewährleisten, in dem die EGR-Menge oder die EGR-Rate, deren Reaktions-Verzögerung signifikant groß ist, durch die Kombination des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird, und dadurch die Vermarktbarkeit der Regel-/Steuervorrichtung zu verbessern.
  • Vorzugsweise entspricht die geregelte/gesteuerte Variable entweder einer Konzentration oder einer Menge von Ammoniak, welches durch einen selektiven Reduktionskatalysator zur Reinigung von NOx in Abgasen in einem Verbrennungsmotor unter der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, welches entweder Harnstoff oder Ammoniak ist, durchtritt.
  • Für den selektiven Reduktionskatalysator zur Reinigung von NOx in den Abgasen in dem Motor unter der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, welches entweder Harnstoff oder Ammoniak ist, ist ein Regel-/Steuerverfahren zum Verbessern einer NOx-Reinigungsrate des Katalysators durch Bestimmen der Menge des Reduktionsmittels bekannt, welches derart bereitzustellen ist, dass die Konzentration oder Menge von Ammoniak, welche durch den selektiven Reduktionskatalysator durchtritt, gleich einem Zielwert wird, und dadurch die Menge von Ammoniak, welche in dem selektiven Reduktionskatalysator gespeichert wird, derart geregelt/gesteuert wird, dass die Speicherungsmenge die maximale Speicherungsmenge wird (siehe z. B. die Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 5250589 ). In diesem Fall ist die Reaktions-Verzögerung der Ammoniak-Konzentration oder -Menge als eine geregelte/gesteuerte Variable in Bezug auf die Regel-/Steuereingabe signifikant groß und daher besteht eine Angst, dass die NOx-Reinigungsrate des selektiven Reduktionskatalysators abnimmt und die Menge von Ammoniak, welche durch den selektiven Reduktionskatalysator durchtritt, ansteigt, was in einem Anstieg des Geruchs von Abgasen resultiert. Gemäß der vorliegenden Regel-/Steuervorrichtung ist es jedoch möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten, wenn die Ammoniak-Konzentration oder -Menge, deren Reaktions-Verzögerung signifikant groß ist, durch die Kombination des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird. Das macht es möglich, eine hohe NOx-Reinigungsrate des selektiven Reduktionskatalysators zu gewährleisten, um dadurch die Menge von Ammoniak, die durch den selektiven Reduktionskatalysator durchtritt, zu dämpfen und den Geruch von Abgasen zu reduzieren. Dies resultiert in einer Verbesserung der Vermarktbarkeit der Regel-/Steuervorrichtung.
  • Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen noch deutlicher werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm einer Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines Verbrennungsmotors, welcher einen Turbolader umfasst, auf welchen die Regel-/Steuervorrichtung angewandt wird;
  • 2 ist ein elektrisches Blockdiagramm der Regel-/Steuervorrichtung;
  • 3 ist ein funktionelles Blockdiagramm der Regel-/Steuervorrichtung;
  • 4 ist ein Beispiel einer Karte zur Verwendung beim Berechnen eines Fahrer-Anforderungs-Lade-Drucks PBdsrd;
  • 5 ist ein Beispiel einer Karte zur Verwendung beim Berechnen einer Totzeit db;
  • 6 ist ein Beispiel einer Karte zur Verwendung beim Berechnen eines Verzögerungs-Koeffizienten KB;
  • 7 ist ein Beispiel einer Karte zur Verwendung beim Berechnen eines Verzögerungs-Zeit-Gewichtungs-Koeffizienten Km;
  • 8 ist ein Beispiel einer Karte zur Verwendung beim Berechnen einer Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd;
  • 9 ist ein Flussdiagramm eines Turbolade-Regel-/-Steuer-Vorgangs;
  • 10 ist ein Zeitdiagramm, welches Ergebnisse einer Simulation der Turbolade-Regelung/-Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 11 ist ein Zeitdiagramm, welches zum Vergleich Ergebnisse einer Simulation der Turbolade-Regelung/-Steuerung zeigt, welche unter Verwendung eines PID-Regel-/-Steueralgorithmus als eine Berechnungsformel zur Berechnung eines FB-Zieldrucks PBcmd durchgeführt wurde;
  • 12 ist ein Beispiel einer Karte zur Verwendung beim Berechnen eines Modellparameters α in einem Parameter-Steuerprogramm;
  • 13 ist ein funktionelles Blockdiagramm einer Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 14 ist ein funktionelles Blockdiagramm einer Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend wird eine Regel-/Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Wie gezeigt in 1, ist ein Verbrennungsmotor (nachstehend als ”der Motor” bezeichnet) 3 mit einem Turbolader 5 als ein geregeltes/gesteuertes Objekt versehen, und die Regel-/Steuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform regelt/steuert einen Lade-Druck, das heißt führt eine Turbolade-Regelung/-Steuerung durch Regeln/Steuern des Turboladers 5 durch. Die Regel-/Steuervorrichtung 1 umfasst eine ECU 2, wie gezeigt in 2, und die ECU 2 führt einen Turbolade-Regel-/-Steuer-Vorgang, wie nachstehend beschrieben, durch.
  • Der Motor 3 ist von einem Vierzylinder-Dieselmotor-Typ, und ist in einem Fahrzeug, nicht gezeigt, als eine Antriebsleistungsquelle verbaut. Der Motor 3 umfasst Kraftstoff-Einspritz-Ventile 3a (nur eines davon ist in 2 gezeigt), welche für entsprechende Zylinder bereitgestellt sind, und jedes Kraftstoff-Einspritz-Ventil 3a ist mit der ECU 2 elektrisch verbunden. Eine Kraftstoff-Einspritz-Menge und ein Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunkt des Kraftstoff-Einspritz-Ventils 3a werden durch die ECU 2 durch Regelung/Steuerung eines Ventil-Öffnungs-Zeitpunkts und eines Ventil-Schließ-Zeitpunkts des Kraftstoff-Einspritz-Ventils 3a geregelt/gesteuert.
  • Ferner sind der oben beschriebene Turbolader 5 und ein Zwischen-Kühler 6 in Zwischenabschnitten eines Einlass-Durchgangs 4 des Motors 3 angeordnet. Der Turbolader 5 wird durch einen Variable-Kapazität-Turbolader gebildet und umfasst eine Kompressorschaufel 5a, welche an einer Stelle stromaufwärts von dem Zwischen-Kühler 6 in dem Einlass-Durchgang 4 angeordnet ist, eine Turbinenschaufel 5b, welche in einem Zwischen-Abschnitt eines Auspuff-Durchgangs 7 vorgesehen ist und mit der Kompressorschaufel 5a integral rotiert, eine Mehrzahl von variablen Leitschaufeln 5c (nur zwei von ihnen sind gezeigt) und einen Leitschaufel-Aktuator 5d, welcher die variablen Leitschaufeln 5c betätigt.
  • In dem Turbolader 5, wenn die Turbinenschaufel 5b zur Rotation durch Abgase in dem Auspuff-Durchgang 7 angetrieben wird, rotiert die Kompressorschaufel 5a, welche integral damit gebildet ist, zur gleichen Zeit, wodurch die Luft in dem Einlass-Durchgang 4 unter Druck gesetzt wird, das heißt ein Turbolade-Vorgang durchgeführt wird.
  • Die variablen Leitschaufeln 5c dienen zur Variierung eines Lade-Drucks, welcher durch den Turbolader 5 erzeugt wird, und sind mit dem Leitschaufel-Aktuator 5d, welcher mit der ECU 2 verbunden ist, mechanisch verbunden. Die ECU 2 ändert ein Ausmaß von Öffnung der variablen Leitschaufeln 5c mittels des Leitschaufel-Aktuators 5d, um die Rotationsgeschwindigkeit der Turbinenschaufel 5b zu ändern, d. h. die Rotationsgeschwindigkeit der Kompressorschaufel 5a, wodurch der Lade-Druck geregelt/gesteuert wird.
  • Ferner ist der Zwischen-Kühler 6 von einem Wasserkühlungs-Typ. Wenn Einlassluft durch den Zwischen-Kühler 6 durchtritt, kühlt der Zwischen-Kühler 6 die Einlassluft, deren Temperatur durch den Turbolade-Vorgang des Turboladers 5 erhöht worden ist.
  • Auf der anderen Seite sind die oben beschriebene Turbinenschaufel 5b und ein Harnstoff-SCR-System 10 in dem Auspuff-Durchgang 7 des Motors 3, von stromaufwärts in der erwähnten Reihenfolge, vorgesehen. Das Harnstoff-SCR-System 10 dient einer selektiven Reduzierung von NOx in Abgasen und ist mit einem Harnstoff-Einspritzventil 11, einem selektiven Reduktionskatalysator 12 und einem stromabwärtigen Katalysator 13 an den jeweiligen Stellen des Auspuff-Durchgangs 7 des Motors 3 von stromaufwärts nach stromabwärts in der erwähnten Reihenfolge vorgesehen.
  • Das Harnstoff-Einspritz-Ventil 11 spritzt Harnstoffwasser von einem Harnstofftank, nicht gezeigt, wenn es geöffnet wird, in den Auspuff-Durchgang 7 an der stromaufwärtigen Seite des selektiven Reduktionskatalysators 12 ein und ist mit der ECU 2 elektrisch verbunden. Durch das Harnstoff-Einspritz-Ventil 11 wird die Menge des eingespritzten Harnstoffwassers (nachstehend als ”Harnstoff-Einspritz-Menge” bezeichnet) durch ein Regel-/Steuer-Eingangs-Signal von der ECU 2 geregelt/gesteuert. In diesem Fall wird ein Teil des Harnstoffs des Harnstoffwassers, welches von dem Harnstoff-Einspritz-Ventil 11 eingespritzt wird, durch Abgas-Hitze in Ammoniak umgewandelt und steht mit dem selektiven Reduktionskatalysator 12 in Kontakt.
  • Ferner reduziert der selektive Reduktionskatalysator 12 Stickstoffoxid (NOx) in Abgasen unter einer Atmosphäre, in welcher Harnstoff als ein Reduktionsmittel vorliegt, selektiv. In dem selektiven Reduktionskatalysator 12 wird Ammoniak, welches von Harnstoff während eines Einspritzens von Harnstoffwasser umgewandelt wird, auch zusammen mit dem Harnstoff durch eine NOx-Reduktionswirkung des selektiven Reduktionskatalysators 12 verbraucht und nicht verbrauchtes Ammoniak wird in dem selektiven Reduktionskatalysator 12 gespeichert.
  • Ferner ist, in ähnlicher Weise zu dem selektiven Reduktionskatalysator 12, der stromabwärtige Katalysator 13 aus einem selektiven Reduktionskatalysator-Typ gebildet, welcher NOx in Abgasen unter einer Atmosphäre selektiv reduziert, in welcher Harnstoff als ein Reduktionsmittel vorliegt.
  • Ferner ist der Motor 3 mit einer EGR-Vorrichtung 8 versehen. Die EGR-Vorrichtung 8 dient zum Wiederzuführen eines Teils der Abgase in dem Auspuff-Durchgang 7 zu der Seite des Einlass-Durchgangs 4, und besteht aus einem EGR-Durchgang 8a, welcher zwischen dem Einlass-Durchgang 4 und dem Auspuff-Durchgang 7 verbunden ist, einem EGR-Kühler 8b zum Kühlen von wiederzugeführten Gasen, welche durch den EGR-Durchgang 8a strömen, einem EGR-Regel-/-Steuer-Ventil 8c zum Öffnen und Schließen des EGR-Durchgangs 8a usw. Ein Ende des EGR-Durchgangs 8a öffnet sich in einen Abschnitt des Auspuff-Durchgangs 7 an einer Stelle stromaufwärts von dem Harnstoff-Einspritz-Ventil 11 und das andere Ende davon öffnet sich in einen Abschnitt des Einlass-Durchgangs 4 an einer Stelle stromaufwärts von der Kompressorschaufel 5a.
  • Das EGR-Regel-/-Steuer-Ventil 8c ist aus einem linearen Magnetventil gebildet, dessen Ausmaß von Öffnung zwischen einem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen Zustand linear variiert, und ist mit der ECU 2 elektrisch verbunden. Die ECU 2 ändert das Ausmaß von Öffnung des EGR-Regel-/-Steuer-Ventils 8c, um dadurch die Menge der wiederzugeführten Gase (nachstehend bezeichnet als ”die EGR-Menge”) zu regeln/steuern.
  • Wie gezeigt in 2, sind ein Kurbel-Winkel-Sensor 20, ein Luftstrom-Sensor 21, ein Lade-Druck-Sensor 22, ein Atmosphärendruck-Sensor 23, ein Gaspedalöffnungs-Sensor 24 und ein Abgas-Konzentrations-Sensor 25 mit der ECU 2 elektrisch verbunden.
  • Der Kurbel-Winkel-Sensor 20 besteht aus einem Magnetrotor und einem MRE-Aufnehmer und liefert ein CRK-Signal, welches ein Pulssignal ist, an die ECU 2 zusammen mit einer Rotation einer Kurbelwelle, nicht gezeigt. Jeder Puls des CRK-Signals wird erzeugt, jedes Mal wenn die Kurbelwelle durch einen vorbestimmten Kurbelwinkel (z. B. 2°) rotiert. Die ECU 2 berechnet eine Rotationsgeschwindigkeit NE des Motors 3 (nachstehend bezeichnet als ”die Motorgeschwindigkeit NE”) auf Grundlage des CRK-Signals.
  • Der Luftstrom-Sensor 21 wird durch eine Heiß-Draht-Luftstrom-Messvorrichtung gebildet und erfasst die Strömungsrate von Luft, welche durch den Einlass-Durchgang 4 strömt (nachstehend bezeichnet als ”die Einlass-Luftstromrate”), um an die ECU 2 ein Signal zu liefern, welches die erfasste Einlass-Luftstromrate anzeigt. Die ECU 2 berechnet eine Einlass-Luftstromrate Gair auf Grundlage des Erfassungs-Signals von dem Luftstrom-Sensor 21.
  • Ferner ist der Lade-Druck-Sensor 22 in dem Einlass-Durchgang 4 an einer Stelle stromabwärts des Zwischen-Kühlers 6 angeordnet und erfasst einen momentanen Einlass-Druck PBact in dem Einlass-Durchgang 4, welcher durch den Turbolader 5 unter Druck gesetzt wird (nachstehend bezeichnet als ”der momentane Lade-Druck PBact”), um ein Signal an die ECU 2 zu liefern, welches den abgetasteten momentanen Lade-Druck PBact anzeigt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Lade-Druck-Sensor 22 dem Geregelte-/Gesteuerte-Variable-Erfassungsmittel und der momentane Lade-Druck PBact entspricht einer geregelten/gesteuerten Variablen.
  • Der Atmosphärendruck-Sensor 23 wird durch einen Halbleiter-Druck-Sensor gebildet und erfasst einen Atmosphärendruck PA, um ein Signal an die ECU 2 zu liefern, welches den abgetasteten Atmosphärendruck PA anzeigt.
  • Ferner erfasst der Gaspedal-Öffnungs-Sensor 24 eine Auftritt-Menge AP eines Gaspedals eines Fahrzeugs, nicht gezeigt, (nachstehend bezeichnet als ”die Gaspedalöffnung AP”) und liefert ein Signal an die ECU 2, welches die abgetastete Gaspedal-Öffnung AP anzeigt.
  • Ferner weist der Abgas-Konzentrations-Sensor 25 eine Sensibilität bezüglich Ammoniak in den Abgasen auf und weist eine Charakteristik auf, dass ein Wert eines Erfassungs-Signals davon größer wird, wenn die Konzentration von Ammoniak in den Abgasen größer wird. Die ECU 2 berechnet eine Menge NH3act von Ammoniak, welche durch den selektiven Reduktionskatalysator 12 durchgetreten ist (nachstehend bezeichnet als ”die NH3-Schlupfmenge NH3act”), auf Grundlage des Erfassungs-Signals von dem Abgas-Konzentrations-Sensor 25.
  • Die ECU 2 wird durch einen Mikrocomputer implementiert, welcher aus einer CPU, einem RAM, einem ROM und einer I/O-Schnittstelle gebildet ist (keines davon ist spezifisch dargestellt). Die ECU 2 führt verschiedene Regel-/Steuervorgänge durch, umfassend den Turbolade-Regel-/Steuervorgang, wie nachstehend beschrieben, gemäß den Erfassungs-Signalen von den voranstehend beschriebenen Sensoren 20 bis 25 usw. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ECU 2 dem Geregelte-/Gesteuerte-Variable-Erfassungsmittel, einem Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel, einem Fehler-Berechnungsmittel, einem Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel, einem Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel, einem Zielwert-Berechnungsmittel und einem Identifikationsmittel.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung von funktionellen Komponenten der Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gegeben werden. Die Regel-/Steuervorrichtung 1 führt eine Turbolade-Regelung/-Steuerung durch, und umfasst, wie gezeigt in 3, einen Auspuff-Energie-Berechnungsabschnitt 30, einen Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck-Berechnungsabschnitt 31, einen FB-Zieldruck-Berechnungsabschnitt 32, einen Substrahierer 33, eine reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 34, eine Onboard-Identifikations-Vorrichtung 35, einen Addierer 36, einen Teiler 37 und einen Ziel-Leitschaufel-Öffnungs-Berechnungsabschnitt 38. Insbesondere diese Komponenten 30 bis 38 werden durch die ECU 2 implementiert.
  • Es sei erwähnt, dass in der nachstehenden Beschreibung diskrete Daten mit einem Symbol (k) anzeigen, dass es sich um Daten handelt, welche in Synchronisierung mit der oben beschriebenen vorbestimmten Periode ΔT berechnet oder gesammelt wurden, und das Symbol k (k ist eine positive ganze Zahl) zeigt eine Position in der Sequenz von Sammel-(oder Berechnungs-)Zyklen von entsprechenden diskreten Daten an. Zum Beispiel zeigt das Symbol k an, dass diskrete Daten damit Werte sind, welche in der momentanen Berechnungszeit berechnet werden, und ein Symbol k – 1 zeigt an, dass diskrete Daten damit Werte sind, welche in der unmittelbar vorangehenden Berechnungszeit berechnet worden sind. Dies trifft auch auf diskrete Daten zu, auf welche sich nachstehend bezogen wird. Ferner wird in der folgenden Beschreibung das Symbol (k), welches für die diskreten Daten vorgesehen ist, weggelassen, wo es als angemessen erachtet wird.
  • Als Erstes wird eine Auspuff-Energie Hex durch den Auspuff-Energie-Berechnungsabschnitt 30 berechnet. Die Auspuff-Energie Hex ist ein Wert, welcher der Energie entspricht, die von den Abgasen an die Turbinenschaufel 5b des Turboladers 5 abgegeben wird, und wird insbesondere durch die folgende Gleichung (1) berechnet. Hex(k) = Gair(k) + Ka(k)·Gfuel(k) (1)
  • Gfuel in der Gleichung (1) stellt eine Menge von Kraftstoff dar, welche von dem Kraftstoff-Einspritz-Ventil 3a eingespritzt wird, und in einem Kraftstoff-Regel-/-Steuer-Vorgang, nicht gezeigt, berechnet wird. Ferner stellt Ka einen Korrekturkoeffizienten dar, welcher gemäß den Arbeitsbedingungen des Motors 3 gesetzt wird.
  • Ferner berechnet der Fahrer-Anforderungs-Druck-Berechnungsabschnitt 31 einen Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd. Der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd ist ein Lade-Druck, welcher durch den Fahrer angefordert wird, und insbesondere wird der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd durch Durchsuchen einer Karte, welche in 4 gezeigt ist, gemäß einem angeforderten Moment TRQ und der Motorgeschwindigkeit NE berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck-Berechnungsabschnitt 31 einem Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel und der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd entspricht einem ersten Eingabewert.
  • In 4 stellt PB1 einen vorbestimmten Lade-Druck dar und NE1 bis NE3 Stellen vorbestimmte Werte der Motorgeschwindigkeit NE dar, welche derart gesetzt werden, dass NE1 < NE2 < NE3 jeweils eingehalten ist. Ferner ist das angeforderte Moment TRQ ein Motormoment, welches durch den Fahrer angefordert wird, und gemäß der Motorgeschwindigkeit NE und der Gaspedal-Öffnung AP in einem Kraftstoff-Regel-/-Steuervorgang, nicht gezeigt, berechnet wird. In dieser Karte entspricht ein negativer Wert des angeforderten Moments TRQ einem Motormoment, welches in einem Zustand erhalten wird, in welchem nicht auf das Gaspedal getreten wird, d. h. in einem Motor-Bremszustand während eines Verzögerung-Kraftstoff-Abschnitt-Vorgangs.
  • Ferner berechnet der FB-Zieldruck-Berechnungsabschnitt 32 einen FB-Zieldruck PBcmd. Der FB-Zieldruck PBcmd ist ein Wert, der als ein Ziel dient, wenn der momentane Lade-Druck PBact feedback-geregelt/-gesteuert wird, und insbesondere wird der FB-Zieldruck PBcmd durch ein Verfahren berechnet, welches durch die Gleichungen (2) bis (9), nachstehend beschrieben, ausgedrückt wird. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der FB-Zieldruck-Berechnungsabschnitt 32 dem Zielwert-Berechnungsmittel und der FB-Zieldruck PBcmd entspricht dem Zielwert.
  • Als Erstes wird ein vorläufiger Wert PBcmd_bs_tmp des Referenz-FB-Zieldrucks durch eine Verzögerungs-Berechnung erster Ordnung berechnet, welche durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt wird: PBcmd_bs_tmp(k) = (1 – KB(k))·PBcmd_bs(k – 1) + KB(k)·PBdsrd(k – db(k)) (2)
  • In der Gleichung (2) stellt db eine Totzeit dar und KB stellt einen Verzögerungs-Koeffizienten dar. Die Totzeit db entspricht einer Zeitperiode, welche erforderlich ist, damit der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd an dem momentanen Lade-Druck PBact widergespiegelt wird, und sie wird insbesondere durch Durchsuchen einer in 5 gezeigten Karte gemäß der Auspuff-Energie Hex berechnet. Wie gezeigt in 5 wird die Totzeit db auf einen vorbestimmten Wert db1 in einem Bereich gesetzt, in dem die Auspuff-Energie Hex nicht kleiner ist als ein vorbestimmter Wert Hex1, und in einem Bereich, in dem Hex < Hex1 eingehalten wird, wird sie auf einen größeren Wert gesetzt, da die Auspuff-Energie Hex kleiner ist. Das kommt daher, da die Auspuff-Energie Hex kleiner ist, ist die Ansprechempfindlichkeit des Turboladers 5 niedriger, so dass die Totzeit größer wird.
  • Ferner wird der Verzögerungs-Koeffizient KB durch Durchsuchen einer in 6 gezeigten Karte gemäß der Auspuff-Energie Hex berechnet. Der Verzögerungs-Koeffizient KB ist auf einen festen Wert KB1 (< 1) in einem Bereich festgelegt, in dem die Auspuff-Energie Hex nicht kleiner ist als ein vorbestimmter Wert Hex2, und in einem Bereich, in dem Hex < Hex2 eingehalten wird, ist er auf einen kleineren Wert gesetzt, da die Auspuff-Energie Hex kleiner ist.
  • Somit wird die Tatsache wiedergegeben, dass in einem Fall, in dem der Turbolader 5 unter Verwendung des Fahrer-Anforderungs-Lade-Drucks PBdsrd als ein Feedforward-Regel-/-Steuer-Ausdruck geregelt/gesteuert wird, der momentane Lade-Druck PBact eine Verzögerungs-Charakteristik erster Ordnung in Bezug auf den Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd vor der Totzeit db zeigt. Das heißt, der vorläufige Wert PBcmd_bs_tmp des Referenz-FB-Zieldrucks wird als ein Wert berechnet, in welchem die Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik des momentanen Lade-Drucks PBact in Bezug auf den Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd widergespiegelt wird.
  • Ferner ist es von der Gleichung (2) offensichtlich, da der Verzögerungs-Koeffizient KB kleiner ist, dass der unmittelbar vorangehende Wert PBcmd_bs (k – 1) des Referenz-FB-Zieldrucks in einem Berechnungsergebnis des vorläufigen Werts PBcmd_bs_tmp des Referenz-FB-Zieldrucks in einem größeren Ausmaß widergespiegelt wird als es der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd (k – (db(k)) vor der Totzeit db wird. Daher, unter Bedingungen, dass die Auspuff-Energie Hex kleiner ist und die Ansprechempfindlichkeit des Turboladers 5 niedriger ist, wird der Verzögerungs-Koeffizient KB, wie gezeigt in 6, wie oben erwähnt, so gesetzt, dass veranlasst wird, dass der unmittelbar vorangehende Wert PBcmd_bs (k – 1) des Referenz-FB-Zieldrucks mehr in dem Ergebnis der Berechnung des vorläufigen Werts PBcmd_bs_tmp des Referenz-FB-Zieldrucks widergespiegelt wird.
  • Als Nächstes wird der Referenz-FB-Zieldruck PBcmd_bs durch eine gewichtete Durchschnittsberechnung berechnet, welche in der folgenden Gleichung (3) gezeigt wird: PBcmd_bs(k) = Km(k)·PBcmd_bs_tmp(k) + (1 – Km(k))·PBact(k) (3)
  • In der Gleichung (3) ist Km ein Verzögerungs-Gewichtungskoeffizient, und er wird insbesondere durch Durchsuchen einer Karte, welche in 7 gezeigt ist, gemäß der Auspuff-Energie Hex berechnet. Wie gezeigt in 7, wird der Verzögerungs-Gewichtungskoeffizient Km auf den Wert von 1 in dem Bereich gesetzt, in dem TRQ ≥ 0 eingehalten wird, und wird auf einen kleineren Wert gesetzt, da das angeforderte Moment TRQ in dem Bereich, in dem TRQ < 0 eingehalten wird, kleiner ist. Dies kommt von dem folgenden Grund:
    Von der obigen Gleichung (3) ist es offensichtlich, da der Verzögerungs-Zeit-Gewichtungs-Koeffizient Km kleiner ist, dass der momentane Lade-Druck PBact in einem Berechnungsergebnis des Referenz-FB-Zieldrucks PBcmd_bs in einem größeren Ausmaß widergespiegelt wird als es der vorläufige Wert PBcmd_bs_tmp des Referenz-FB-Zieldrucks wird. In anderen Worten kommt der vorläufige Wert PBcmd_bs_tmp des Referenz-FB-Zieldrucks dem momentanen Lade-Druck PBact näher. Daher, wenn das angeforderte Moment TRQ in einem negativen Wertebereich ist und es während eines Verzögerungs-Kraftstoff-Abschnitt-Vorgangs des Motors ist, wird der Verzögerungs-Zeit-Gewichtungs-Koeffizient Km, wie gezeigt in der oben beschriebenen 7, derart gesetzt, dass der Referenz-FB-Zieldruck PBcmd_bs veranlasst wird, dem momentanen Lade-Druck PBact zunehmend näher zu kommen.
  • Als Nächstes wird ein vorläufiger Wert PBlmt_acp_tmp des zulässigen oberen Grenzwerts durch die folgende Gleichung (4) berechnet: PBlmt_acp_tmp(k) = PBcmd_bs(k) + DPB_ACP (4)
  • DPB_ACP in der Gleichung (4) stellt einen vorbestimmten zulässigen Bereichswert dar und ist auf einen positiven festen Wert gesetzt.
  • Als Nächstes wird ein zulässiger oberer Grenzwert PBlmt_acp durch die folgende Gleichung (5) berechnet: PBlmt_acp(k) = MIN(PBlmt_acp_tmp(k), PBdsrd(k)) (5)
  • MIN () in der Gleichung (5) stellt eine Minimalwert-Auswahlfunktion dar, welche einen Minimalwert aus zwei Werten in den Klammern auswählt. Wie aus der Gleichung (5) ersichtlich, wird der zulässige obere Grenzwert PBlmt_acp als ein Kleinerer des vorläufigen Werts PBlmt_acp_tmp des zulässigen oberen Grenzwerts und des Fahrer-Anforderungs-Lade-Drucks PBdsrd berechnet, so dass der zulässige obere Grenzwert PBlmt_acp als ein Wert berechnet wird, an welchem ein oberer Grenzvorgang unter Verwendung des Fahrer-Anforderungs-Lade-Drucks PBdsrd als ein oberer Grenzwert derart durchgeführt wird, dass der zulässige obere Grenzwert PBlmt_acp den Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd nicht überschreitet.
  • Ferner wird ein zulässiger unterer Grenzwert PBlmt_low durch die folgende Gleichung (6) berechnet: PBlmt_low(k) = MIN(PBlmt_acp(k), PBact(k)) (6)
  • Wie aus der Gleichung (6) offensichtlich, wird der zulässige untere Grenzwert PBlmt_low als ein Kleinerer des zulässigen oberen Grenzwerts PBlmt_acp und des momentanen Lade-Drucks PBact berechnet.
  • Ferner wird ein erster vorläufiger Wert PBcmd_tmp1 des FB-Zieldrucks durch eine Verzögerungs-Berechnung erster Ordnung berechnet, wie gezeigt in der folgenden Gleichung (7): PBcmd_tmp1(k) = (1 – KB(k))· PBcmd(k – 1) + KB(k)·PBdsrd(k – db(k)) (7)
  • Wie von der Gleichung (7) offensichtlich, da der Verzögerungs-Koeffizient KB kleiner ist, wird der unmittelbar vorangehende Wert PBcmd (k – 1) des FB-Zieldrucks an einem Berechnungsergebnis des ersten vorläufigen Werts PBcmd_tmp1 des FB-Zieldrucks in einem größeren Ausmaß widergespiegelt als es der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd (k – (db(k)) vor der Totzeit db wird. Das heißt, unter Bedingungen, dass die Auspuff-Energie Hex kleiner ist und die Ansprechempfindlichkeit des Turboladers 5 geringer ist, wird der unmittelbar vorangehende Wert PBcmd (k – 1) des FB-Zieldrucks in dem Ergebnis der Berechnung des ersten vorläufigen Werts PBcmd_tmp1 des FB-Zieldrucks mehr widergespiegelt.
  • Als Nächstes wird der zweite vorläufige Wert PBcmd_tmp2 des FB-Zieldrucks durch eine gewichtete Durchschnittsberechnung berechnet, wie gezeigt in der folgenden Gleichung (8): PBcmd_tmp2(k) = Km(k)·PBcmd_tmp1(k) + (1 – Km(k))·PBact(k) (8)
  • Wie von der obigen Gleichung (8) offensichtlich, da der Verzögerungs-Zeit-Gewichtungs-Koeffizient Km kleiner ist, wird der momentane Lade-Druck PBact in einem Berechnungsergebnis des zweiten vorläufigen Werts PBcmd_tmp2 in einem größeren Ausmaß widergespiegelt als es der erste vorläufige Wert PBcmd_tmp1 des FB-Zieldrucks wird. Als eine Konsequenz kommt der zweite vorläufige Wert PBcmd_tmp2 des FB-Zieldrucks dem momentanen Lade-Druck PBact näher, wenn das angeforderte Moment TRQ in einem negativen Wertebereich ist und es während eines Verzögerungs-Kraftstoff-Abschnitt-Vorgangs des Motors ist.
  • Dann wird schließlich der FB-Zieldruck PBcmd durch die folgende Gleichung (9) berechnet: PBcmd(k) = MAX(PBcmd_tmp2(k), PBlmt_low(k)) (9)
  • MAX () in der Gleichung (9) stellt eine Maximalwert-Auswahlfunktion dar, welche einen Maximalwert aus zwei Werten in den Klammern auswählt. Wie von der Gleichung (9) offensichtlich, wird der FB-Zieldruck PBcmd als ein Größerer des zweiten vorläufigen Werts PBcmd_tmp2 des FB-Zieldrucks und des zulässigen unteren Grenzwerts PBlmt_low berechnet, so dass der FB-Zieldruck PBcmd als ein Wert berechnet wird, an welchem ein unterer Grenzvorgang unter Verwendung des zulässigen unteren Grenzwerts PBlmt_low als ein unterer Grenzwert in Bezug auf den zweiten vorläufigen Wert PBcmd_tmp2 des FB-Zieldrucks durchgeführt wird.
  • Auf der anderen Seite berechnet der oben erwähnte Substrahierer 33 (Fehler-Berechnungsmittel) einen Fehler e durch die folgende Gleichung (10): e(k) = PBact(k) – PBcmd(k) (10)
  • Ferner berechnet die reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 34 einen Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb durch einen reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus, welcher durch die folgenden Gleichungen (11) bis (14) ausgedrückt wird. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 34 dem Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel und der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb entspricht dem zweiten Eingabewert.
  • Figure DE102015205195A1_0002
  • In der obigen Gleichung (11) stellt σ eine Umschaltfunktion dar und S stellt einen Umschaltfunktions-Setz-Parameter dar, welcher derart gesetzt wird, dass –1 < S < 0 eingehalten wird. Ferner stellen in der obigen Gleichung (12) Ueq, α und c eine Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe, einen Modellparameter eines Regel-/Steuer-Zielmodells, nachstehend beschrieben, bzw. einen geschätzten Störgrößenwert dar. Der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c werden durch die Onboard-Identifikations-Vorrichtung 35 onboard-identifiziert, wie nachstehend beschrieben.
  • Ferner stellt in der obigen Gleichung (13) Urch eine Gesetz-Erreichungs-Eingabe dar und Krch stellt einen Gesetz-Erreichungs-Anstieg dar. Der Grund für eine Berechnung des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DPBfb unter Verwendung des oben genannten Regel-/Steueralgorithmus wird nachstehend beschrieben werden.
  • Auf der anderen Seite berechnet die oben genannte Onboard-Identifikationsvorrichtung 35 (Identifikationsmittel) einen Modellparameter-Vektor θ mit einem Identifikations-Algorithmus, welcher durch die folgenden Gleichungen (15) bis (23) ausgedrückt wird: θ(k) = λ·θ(k – 1) + KP(k)·eid(k) (15) θT(k) = [α(k)c(k)] (16) eid(k) = V(k) – V_hat(k) (17) V(k) = e(k) – DPBfb(k) (18) V_hat(k) = α(k)·(e(k – 1) – DPBfb(k)) + c(k) = θT(k)·ζ(k) (19) ζT(k) = [e(k – 1) – DPBfb(k – 1) 1] (20)
    Figure DE102015205195A1_0003
  • Wie durch die obige Gleichung (16) ausgedrückt, ist der Modellparameter-Vektor θ als ein Vektor definiert, welcher aus den Elementen des Modellparameters α und dem geschätzten Störgrößenwert c gebildet ist. Ferner stellt eid in der Gleichung (15) einen Identifikations-Fehler dar, welcher durch die Gleichung (17) berechnet wird, und V in der Gleichung (17) stellt eine virtuell geregelte/gesteuerte Variable dar, welche durch die Gleichung (18) berechnet wird. Ferner stellt V_hat in der Gleichung (17) einen geschätzten Wert der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen dar, welche durch die Gleichung (19) berechnet wird, und ζ stellt in der Gleichung (19) einen Vektor dar, dessen umgestellte Matrix, wie durch die Gleichung (20) ausgedrückt, definiert wird.
  • Ferner stellt λ in der Gleichung (15) eine Vergessungs-Matrix dar, die, wie durch die Gleichung (22) ausgedrückt, definiert ist, und Elemente λ1 und λ2 der Vergessungs-Matrix sind beide auf einen Wert gesetzt, welcher nicht größer ist als 1. Ferner stellt KP in der Gleichung (15) einen Identifikations-Anstieg dar, der, wie durch die Gleichung (21) ausgedrückt, definiert ist. P in der Gleichung (21) stellt eine Identifikations-Anstiegs-Matrix dar, welche, wie durch die Gleichung (23) ausgedrückt, definiert ist, und Elemente P1 und P2 der Identifikations-Anstiegs-Matrix sind beide auf positive Werte gesetzt. Ein Verfahren zum Ableiten des obigen Identifikation-Algorithmus wird nachstehend beschrieben werden.
  • Ferner berechnet der oben genannte Addierer 36 einen angeforderten Lade-Druck PBrqr durch die folgende Gleichung (24). In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Addierer 36 dem angeforderten Lade-Druck PBrqr und das Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel entspricht der Regel-/Steuereingabe. PBrqr(k) = PBdsrd(k) + DPBfb(k) (24)
  • Ferner berechnet der oben erwähnte Teiler 37 das angeforderte Druckverhältnis RPBrqr durch die folgende Gleichung (25): RPBrqr(k) = PBrqr(k) / PA(k) (25)
  • Als Nächstes berechnet der oben erwähnte Ziel-Leitschaufel-Öffnungs-Berechnungsabschnitt 38 eine Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd durch Durchsuchen einer in 8 gezeigten Karte gemäß der Auspuff-Energie Hex und dem angeforderten Druckverhältnis RPBrqr. Die Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd ist ein Wert, welcher als ein Ziel des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel 5c dient. In 8 stellen RPB1 bis RPB4 vorbestimmte Werte des angeforderten Druckverhältnisses RPBrqr dar, welche derart gesetzt werden, dass RPB1 < RPB2 < RPB3 < RPB4 eingehalten wird.
  • In dieser Karte ist die Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd auf einen kleineren Wert gesetzt, da die Auspuff-Energie Hex in einem Bereich, in dem die Auspuff-Energie Hex groß ist, größer ist. Das dient einer Freigabe von Überschuss-Energie an eine Stelle stromabwärts der Turbinenschaufel 5b als eine Energie von Abgasen, um den Lade-Druck PB bei dem FB-Zieldruck PBcmd aufrechtzuerhalten, da in einem Bereich, in dem die Auspuff-Energie Hex groß ist, die Auspuff-Energie Hex ausreichend größer wird als die Energie, welche für die Kompressorschaufel 5a des Turboladers 5 erforderlich ist, um einen Einlass-Druck auf den FB-Zieldruck PBcmd zu komprimieren. Ferner ist die Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd auf einen größeren Wert gesetzt, um einen größeren Lade-Druck zu erhalten, da das angeforderte Druckverhältnis PRBrqr größer ist.
  • Nachdem die Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd durch den oben erwähnten Ziel-Leitschaufel-Öffnungs-Berechnungsabschnitt 38, wie oben beschrieben, berechnet wird, wird ein Regel-/Steuereingabe-Signal entsprechend der Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd an den Leitschaufel-Aktuator 5d des Turboladers 5 bereitgestellt, wodurch der momentane Lade-Druck PBact derart feedback-geregelt/-gesteuert wird, dass er dem FB-Zieldruck PBcmd folgt, und wenn der angeforderte Lade-Druck PBrqr in einem Stabilzustand ist, wird er derart geregelt/gesteuert, dass der momentane Lade-Druck PBact gleich dem angeforderten Lade-Druck PBrqr wird.
  • Als Nächstes wird der Grund zur Verwendung der oben erwähnten Gleichungen (11) bis (14) als ein Berechnungs-Algorithmus für den Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb in der oben erwähnten reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuervorrichtung 34 beschrieben werden.
  • Als Erstes, wenn, was ein Lade-Druck-Regel-/-Steuersystem betrifft, ein geregeltes/gesteuertes Objekt betrachtet wird, das unter Verwendung des angeforderten Lade-Drucks PBrqr als eine Regel-/Steuereingabe und des momentanen Lade-Drucks PBact als eine geregelte/gesteuerte Variable zu regeln/steuern ist, weist der momentane Lade-Druck PBact eine Reaktions-Verzögerung in Bezug auf den angeforderten Lade-Druck PBrqr auf. Daher wird durch Modellieren des geregelten/gesteuerten Objekts ein Regel-/Steuer-Zielmodell erhalten, welches durch die folgende Gleichung (26) ausgedrückt wird: PBact(k) = a·PBact(k – 1) + b·PBrqr(k – 1) + c (26)
  • In der obigen Gleichung (26) stellen a und b Verzögerungs-Element-Modellparameter dar. Durch Anwenden des Regel-/Steueralgorithmus, welcher in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 , als ein Verfahren zum Berechnen des angeforderten Lade-Drucks PBrqr als eine Feedback-Regel-/-Steuereingabe auf den Regel-/Steuer-Zielmodus, werden die folgenden Gleichungen (27) bis (31) erhalten: e(k) = PBact(k) – PBcmd(k) (27) σ(k) = e(k) + S·e(k – 1) (28) Ueq(k) = 1 / b(k){(1 – S – a(k))·PBact(k) + S·PBact(k – 1) + PBcmd(k) + (S – 1)·PBcmd(k – 1) – S·PBcmd(k – 2) – c(k)} (29) Urch(k) = Krch / b(k)·σ(k) (30) PBrqr(k) = Ueq(k) + Urch(k) (31)
  • Mit der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, wird der angeforderte Lade-Druck PBrqr als die Summe aus dem Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd und dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb berechnet, so dass Berechnungsformeln zum Berechnen des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DPBfb durch Ersetzen eines PBrqr-Repräsentanten des angeforderten Lade-Drucks in den obigen Gleichungen (27) bis (31) durch einen DPBfb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks erhalten werden. Ferner werden diskrete Daten a(k) und b(k) der Verzögerungs-Element-Modellparameter und c(k) des geschätzten Störgrößenwerts durch den Identifikations-Algorithmus, welcher in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 offenbart ist, identifiziert.
  • In diesem Fall, wie aus der obigen Gleichung (29) offensichtlich, umfasst die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq darin den Ziel-Lade-Druck PBcmd. Der Ziel-Lade-Druck PBcmd ist, wie oben erklärt, ein Wert, in welchem sich die Reaktions-Verzögerung des momentanen Lade-Drucks PBact in Bezug auf den angeforderten Lade-Druck PBrqr widerspiegelt, so dass die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq, welche solch einen Wert darin umfasst, eine Charakteristik eines Feedforward-Regel-/-Steuer-Ausdrucks aufweist. Somit umfasst der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb darin einen Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck.
  • Demgemäß, wenn der angeforderte Lade-Druck PBrqr als die Summe aus solch einem Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb und dem Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd berechnet wird, Wechselwirken der Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck, welcher in dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb umfasst ist, und der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd als der Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck miteinander, was eine Herabsetzung einer Regel-/Steuergenauigkeit hervorrufen kann. Insbesondere kann eine Regel-/Steuergenauigkeit durch eine Deadbeat-Regel-/-Steuer-Charakteristik der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq, welche in dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb umfasst ist, deutlich abnehmen. Ferner ist es mit einem geregelten/gesteuerten Objekt, welches eine große Reaktions-Verzögerung aufweist, oft der Fall, dass ein Aktuator des geregelten/gesteuerten Objekts nicht in der Lage ist, Änderungen in einer Eingabe nachzufolgen, welche erforderlich ist, um die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq zu realisieren, und in einem Fall, in dem die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq für solch ein geregeltes/gesteuertes Objekt verwendet wird, kann eine Herabsetzung einer Regel-/Steuergenauigkeit auftreten, wie beispielsweise ein Auftreten eines oszillierenden Verhaltens.
  • Um die obigen Probleme zu vermeiden, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Beziehung zwischen dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb und dem Fehler e als ein Verzögerungssystem erster Ordnung betrachtet und ein Regel-/Steuer-Zielmodell eines Diskret-Zeit-Systems wird gesetzt, welches durch die folgende Gleichung (32) ausgedrückt wird: e(k) = α·e(k – 1) + (1 – α)·DPBfb(k – 1) + c (32)
  • Hier werden durch Anwenden des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus auf ein Regel-/Steuer-Zielmodell, in welchem ein Zielwert des Fehlers e durch er repräsentiert wird und der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c in der obigen Gleichung (32) in diskrete Daten umgewandelt werden, die folgenden Gleichungen (33) bis (36) erhalten: σ(k) = e(k) + S·e(k – 1) (33) Ueq(k) = 1 / (1 – α(k)){(1 – S – α(k))·e(k) + S·e(k – 1) + er(k) + (S – 1)·er(k – 1) – S·er(k – 2) – c(k)} (34) Urch(k) = Krch / (1 – α(k))·σ(k) (35) DPBfb(k) = Ueq(k) + Urch(k) (36)
  • In diesem Fall, wenn beachtet wird, dass es das Ziel des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DPBfb ist, den Fehler e zu eliminieren, ergibt der Zielwert er des Fehlers e in der obigen Gleichung (34) er(k) = er(k – 1) = er(k – 2) = 0, und daher wird durch Substituieren von er(k) = er(k – 1) = er(k – 2) = 0 in die Gleichung (34) die oben erwähnte Gleichung (12) erhalten. Somit werden die oben erwähnten Gleichungen (11) bis (14) als Berechnungsformeln zum Berechnen des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DPBfb erhalten.
  • Ferner wird der Identifikations-Algorithmus für den Modellparameter α(k) und den geschätzten Störgrößenwert c(k) in der obigen Gleichung (34) wie folgt abgeleitet. Zuerst, nach einem Konvertieren des Modellparameters α und des geschätzten Störgrößenwerts c in der oben erwähnten Gleichung (32) in diskrete Daten, wird durch Anordnen der Gleichung (32) die folgende Gleichung (37) erhalten: e(k) – DPBfb(k) = α(k)·(e(k – 1) – DPBfb(k)) + c(k) (37)
  • Wenn die linke Seite der obigen Gleichung (37) als die virtuell geregelte/gesteuerte Variable V definiert wird und die rechte Seite derselben als der geschätzte Wert V_hat der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen definiert wird, und der sequenzielle Identifikations-Algorithmus, welcher den Vergessungs-Algorithmus umfasst, auf die Gleichung (37) derart angewandt wird, dass der Fehler zwischen der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen V und dem geschätzten Wert V_hat der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen minimiert wird, werden die oben erwähnten Gleichungen (15) bis (23) erhalten.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung des Turbolade-Regel-/-Steuervorgangs mit Bezug auf 9 gegeben werden. Der Turbolade-Regel-/-Steuervorgang regelt/steuert den momentanen Lade-Druck PBact unter Verwendung des oben beschriebenen Regel-/Steueralgorithmus, und wird zu einer vorbestimmten Regel-/Steuerperiode ΔT (z. B. 10 msec) durchgeführt.
  • Zuerst wird in einem Schritt 1 (gezeigt als S1 in verkürzter Form in 9; die folgenden Schritte sind auch in verkürzter Form gezeigt) der momentane Lade-Druck PBact auf Grundlage des Erfassungs-Signals von dem Lade-Druck-Sensor 22 berechnet.
  • Als Nächstes verläuft der Vorgang zu einem Schritt 2, worin wie oben beschrieben, der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd durch Durchsuchen einer Karte, welche in 4 gezeigt ist, gemäß dem angeforderten Moment TRQ und der Motorgeschwindigkeit NE berechnet wird. Als Nächstes wird, in einem Schritt 3, die Auspuff-Energie Hex durch die oben erwähnte Gleichung (1) berechnet.
  • In einem Schritt 4, welcher dem Schritt 3 folgt, wird der FB-Zieldruck PBcmd mit dem Regel-/Steueralgorithmus der oben erwähnten Gleichungen (2) bis (9) berechnet.
  • Als Nächstes verläuft der Vorgang zu einem Schritt 5, worin der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c mit dem Identifikations-Algorithmus der oben erwähnten Gleichungen (15) bis (23) berechnet werden, und der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb wird unter Verwendung der Ergebnisse einer Berechnung des Modellparameters α und des geschätzten Störgrößenwerts c, und des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus der oben erwähnten Gleichungen (10) bis (14) berechnet.
  • Als Nächstes, in einem Schritt 6, wird der angeforderte Lade-Druck PBrqr durch die oben erwähnte Gleichung (24) berechnet.
  • In einem Schritt 7, welcher dem Schritt 6 folgt, wird das angeforderte Druckverhältnis RPBrqr durch die oben erwähnte Gleichung (25) berechnet.
  • In einem Schritt 8, welcher dem Schritt 7 folgt, wie oben beschrieben, wird die Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd durch Durchsuchen einer in 8 gezeigten Karte gemäß der Auspuff-Energie Hex und dem angeforderten Druckverhältnis RPBrqr berechnet, gefolgt von einem Abschluss des vorliegenden Vorgangs.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung von Ergebnissen einer Simulation des Turbolade-Regel-/Steuervorgangs, welcher durch die Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, welche wie oben beschrieben konfiguriert ist, gegeben werden (nachstehend bezeichnet als ”Regel-/Steuerergebnisse”). 10 zeigt Regel-/Steuerergebnisse durch die Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (nachstehend bezeichnet als die ”vorliegenden Regel-/Steuerergebnisse”), und 11 zeigt, zum Vergleich, Regel-/Steuerergebnisse in einem Fall, in dem ein PID-Regel-/-Steueralgorithmus als ein Berechnungs-Algorithmus für den Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb verwendet wird (nachstehend bezeichnet als ”die Vergleichs-Regel-/-Steuerergebnisse”).
  • Wie von 10 und 11 offensichtlich, wird in den vorliegenden Regel-/Steuerergebnissen, verglichen mit den Vergleichs-Regel-/-Steuerergebnissen, der Absolutwert des Fehlers e auf einen kleineren Wert gedämpft, und das Überschießen des momentanen Lade-Drucks PBact in Bezug auf den FB-Zieldruck PBcmd und das Fluktuationsverhalten werden genauer gedämpft. Von dem Obigen ist es klar, dass eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit gewährleistet wird. Ferner zeigt, in den vorliegenden Regel-/Steuerergebnissen, trotz der Tatsache, dass der Absolutwert des Fehlers e auf einen kleineren Wert in Bezug auf das Verhalten der Ziel-Leitschaufel-Öffnung VGTcmd gedämpft wird, der als eine wesentliche Regel-/Steuereingabe dient, der momentane Lade-Druck PBact, als eine geregelte/gesteuerte Variable, ein sanftes Verhalten. Von dem Obigen ist es klar, dass die Reaktions-Verzögerung genau kompensiert wird.
  • Wie oben beschrieben wird, mit der Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, der Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd durch Durchsuchen der Karte in 1 als ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck zur Feedforward-Regelung/-Steuerung des momentanen Lade-Drucks PBact berechnet. Ferner wird der FB-Zieldruck PBcmd mit dem Regel-/Steueralgorithmus der Gleichungen (2) bis (9) als ein Wert berechnet, in welchem sich die Reaktions-Verzögerung des momentanen Lade-Drucks PBact in Bezug auf den Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd widerspiegelt, und der Fehler e wird als eine Differenz zwischen dem momentanen Lade-Druck PBact und dem FB-Zieldruck PBcmd berechnet. Ferner wird durch Anwenden des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus auf das Regel-/Steuer-Zielmodell (Gleichung (32)), welches die Beziehung zwischen dem Fehler e, dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb und dem geschätzten Störgrößenwert c definiert, der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb als die Summe aus der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe Urch berechnet. Dann wird der angeforderte Lade-Druck PBrqr als eine Regel-/Steuereingabe durch Hinzufügen des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DPBfb zu dem Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd berechnet.
  • In diesem Fall, unterschiedlich zu dem Verfahren, welches in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 offenbart ist, ist die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq kein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck, welcher den geschätzten Störgrößenwert c, die geregelte/gesteuerte Variable (momentaner Lade-Druck PBact) und den Zielwert (FB-Zieldruck PBcmd) als Variablen darin umfasst, sondern sie wird derart berechnet, dass sie darin den Fehler e und den geschätzten Störgrößenwert c als Variablen, wie durch die Gleichung (12) ausgedrückt, umfasst. Daher ist es möglich, die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq als einen Wert ohne eine Deadbeat-Regel-/-Steuer-Charakteristik in Bezug auf die Änderung des Zielwerts, und mit einer hohen Störgrößen-Kompensations-Fähigkeit zu berechnen. Daher, da der angeforderte Lade-Druck PBrqr als eine Regel-/Steuereingabe durch Hinzufügen des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DPBfb, welcher als die Summe aus einer solchen Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe Urch berechnet wird, zu dem angeforderten Lade-Druck PBrqr, welcher ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck ist, berechnet wird, ist es möglich, den momentanen Lade-Druck PBact durch den angeforderten Lade-Druck PBrqr zu regeln/steuern, wobei eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und dem Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck PBdsrd vermieden wird.
  • Zusätzlich machen es die Effekte des geschätzten Störgrößenwerts c möglich, den momentanen Lade-Druck PBact, welcher eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, genau zu regeln/steuern, wobei eine Nachfolgeverzögerung und ein Auftreten des Überschießens gedämpft werden. Folglich ist es möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten, wenn der momentane Lade-Druck PBact, welcher eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, durch ein Kombinieren des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird.
  • Ferner, in einem Fall, in dem das Regel-/Steuer-Zielmodell, in welchem der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c in der Gleichung (32) zu diskreten Daten umgewandelt werden, wie durch die Gleichung (37) ausgedrückt, angeordnet wird, und die linke und rechte Seite der Gleichung (37) als die virtuell geregelte/gesteuerte Variable V bzw. der geschätzte Wert V_hat der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen definiert werden, wird der Modellparameter-Vektor θ, welcher aus den Elementen eines Modellparameters α und dem geschätzten Störgrößenwert c besteht, mit dem sequenziellen Identifikations-Algorithmus der Gleichungen (15) bis (19) derart identifiziert, dass der Fehler zwischen der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen V und dem geschätzten Wert V_hat der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen minimiert wird. Das heißt, es ist möglich, den Modellparameter α und den geschätzten Störgrößenwert c onboard zu identifizieren.
  • In diesem Fall, obwohl die Gleichung (32) eine Modellgleichung des Verzögerungssystems erster Ordnung bildet, wenn der geschätzte Störgrößenwert c davon eliminiert wird, ist es möglich, die Beziehung zwischen dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb, welcher eine Eingabe ist, und dem Fehler e, welcher eine Ausgabe ist, als ein Verzögerungssystem erster Ordnung zu identifizieren, welches keine Stabilzustand-Abweichung erzeugt, um ein Konvergenzverhalten des Fehlers e zu dem Wert von 0 mit höherer Genauigkeit zu regeln/steuern. Auf der anderen Seite, in dem Fall der Gleichung (32), werden zwei Modellparameter α und 1 – α, mit welchen die Ausgabe und die Eingabe multipliziert werden, derart gesetzt, dass die Beschränkungsbedingung erfüllt ist, was es möglich macht, die Beziehung als ein Verzögerungssystem erster Ordnung zu identifizieren, welches keine Stabilzustand-Abweichung erzeugt. Ferner macht es eine Identifikation des Modellparameters α derart, dass die Beschränkungsbedingung erfüllt ist, möglich, eine Identifikationsgenauigkeit des geschätzten Störgrößenwerts c zu verbessern. Daher, durch individuelles Identifizieren der Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik, der Anstiegscharakteristik davon und des geschätzten Störgrößenwerts c, ist es möglich, den Modellierungsfehler genau zu kompensieren, selbst wenn der Modellierungsfehler in dem Regel-/Steuer-Zielmodell auf Grund einer Variation in individuellen Produkten des geregelten/gesteuerten Objekts und einer Alterung desselben erhöht ist, und dadurch die Regel-/Steuergenauigkeit weiter zu verbessern.
  • Ferner, in dem Fall des momentanen Lade-Drucks PBact, welcher durch den Turbolader 5 des Motors 3 verändert wird, wird auf Grund der geringen Betriebsgenauigkeit und der geringen Ansprechempfindlichkeit des Leitschaufel-Aktuators 5d des Turboladers 5, im Allgemeinen, die Reaktions-Verzögerung des momentanen Lade-Drucks PBact in Bezug auf den angeforderten Lade-Druck PBrqr, welcher eine Regel-/Steuereingabe ist, signifikant groß. Jedoch, gemäß der Regel-/Steuervorrichtung 1, wenn solch ein momentaner Lade-Druck PBact, dessen Reaktions-Verzögerung signifikant groß ist, durch ein Kombinieren des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird, ist es möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten und eine Vermarktbarkeit zu verbessern.
  • Obwohl in der ersten Ausführungsform die Auspuff-Energie Hex durch die oben erwähnte Gleichung (1) berechnet wird, kann aber, als ein Beispiel, die Auspuff-Energie Hex durch die folgende Gleichung (38) berechnet werden: Hex = Cp·TA[Gair + Gfuel· (1 – ηeng)·Qfuel + Cp·TA / Cp·TA] (38)
  • In der Gleichung (38) stellen Cp, TA, Qfuel und ηeng eine konstantdruckspezifische Wärme von Luft, eine Einlass-Temperatur, einen Brennwert von Kraftstoff bzw. eine Energieeffizienz dar. In dem Fall eines Verwendens der obigen Gleichung (38) ist es, verglichen mit dem Fall eines Verwendens der oben erwähnten Gleichung (1), möglich, die Berechnungsgenauigkeit der Auspuff-Energie Hex zu verbessern. Ferner, unter einer Bedingung, dass die Berechnungsgenauigkeit der Auspuff-Energie Hex geringer sein kann, kann in der Gleichung (1), durch Setzen Ka = 0, eine Berechnungsformel von Hex = Gair verwendet werden.
  • Ferner können, obwohl in dem ersten Ausführungsbeispiel der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c mit dem Identifikations-Algorithmus der oben erwähnten Gleichungen (15) bis (23) durch die Onboard-Identifikations-Vorrichtung 35 onboard-identifiziert werden, beispielsweise der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c durch ein Verfahren berechnet werden, in welchem ein Parameter-Steuerprogramm und ein adaptiver Störgrößenbeobachter kombiniert werden, die wie folgt beschrieben werden:
    Der Modellparameter α wird durch Durchsuchen einer in 12 gezeigten Karte gemäß der Auspuff-Energie Hex unter Verwendung des Parameter-Steuerprogramm-Verfahrens berechnet. Ferner wird der geschätzte Störgrößenwert c durch Anwendung des adaptiven Störgrößenbeobachters mit einem festen Anstiegs-Identifikations-Algorithmus, welcher durch die folgenden Gleichungen (39) bis (41) ausgedrückt wird, berechnet: e_hat(k) = α(k – 1)·e(k – 1) + (1 – α(k – 1))·DPBfb(k – 1) + c(k – 1) (39) eid'(k) = e(k) – e_hat(k) (40) c(k) = c(k – 1) + P' / 1 + P'·eid'(k) (41)
  • In der Gleichung (39) stellt e_hat einen geschätzten Wert des Fehlers dar und eid' stellt in der Gleichung (40) einen geschätzten Fehler dar. Ferner stellt P' in der Gleichung (41) einen Identifikationsanstieg eines festen Werts dar.
  • Selbst wenn der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c durch die oben beschriebenen Verfahren berechnet werden, ist es möglich, die gleichen vorteilhaften Effekte zu erhalten, wie durch die Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt. Das heißt, selbst unter einer Bedingung, dass der Modellierungsfehler in dem Regel-/Steuer-Zielmodell, z. B. auf Grund einer Variation in individuellen Produkten des Turboladers 5 und einem Altern desselben, erhöht ist, ist es möglich, den Modellierungsfehler durch den geschätzten Störgrößenwert c genau zu kompensieren, und eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten.
  • Ferner kann, obwohl in der Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das geregelte/gesteuerte Objekt erachtet wird, eine Verzögerungs-Charakteristik erster Ordnung aufzuweisen, und das Modell (Gleichung (32)) des Verzögerungssystems erster Ordnung als ein Regel-/Steuer-Zielmodell verwendet wird, beispielsweise das geregelte/gesteuerte Objekt erachtet werden, eine Verzögerungs-Charakteristik zweiter Ordnung aufzuweisen, und der Regel-/Steueralgorithmus kann wie nachfolgend beschrieben verwendet werden:
    Zuerst wird, wenn erachtet wird, dass ein geregeltes/gesteuertes Objekt, in welchem der Fehler e eine geregelte/gesteuerte Variable ist, eine Verzögerungs-Charakteristik zweiter Ordnung in Bezug auf den Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb als eine Regel-/Steuereingabe aufweist, das Regel-/Steuer-Zielmodell davon durch die folgende Gleichung (42) ausgedrückt: e(k) = β1·e(k – 1) + β2·e(k – 2) + (1 – β1- β2)·DPBfb(k – 1) + c (42)
  • In der Gleichung (42) stellen β1 und β2 Modellparameter dar.
  • Durch Anwenden des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus auf das Regel-/Steuer-Zielmodell, in welchem die Modellparameter β1, β2 und der geschätzte Störgrößenwert c in der Gleichung (42) zu diskreten Daten umgewandelt werden, werden die folgenden Gleichungen (43) bis (46) erhalten: σ(k) = e(k) + S·e(k – 1) (43) Ueq(k) = 1 / (1 – β1(k) – β2(k))·{(1 – S – β1(k))·e(k) + (S – β2(k))·e(k – 1) – c(k)} (44) Urch(k) = Krch / (1 – β1(k) – β2(k))·σ(k) (45) DPBfb(k) = Ueq(k) + Urch(k) (46)
  • Ferner werden die Modellparameter β1, β2 und der geschätzte Störgrößenwert c in den obigen Gleichungen (44) und (45), ähnlich zu der ersten Ausführungsform, durch Definieren der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen V und des geschätzten Werts V_hat der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen, wie durch die folgenden Gleichungen (47) bis (50) ausgedrückt, und durch Anwenden des sequenziellen Identifikations-Algorithmus derart, dass der Fehler zwischen der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen V und dem geschätzten Wert V_hat der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen minimiert wird, berechnet. V(k) = e(k) – DPBfb(k) (47) V_hat(k) = β1(k)·(e(k – 1) – DPBfb(k – 1)) + β2(k)·(e(k – 2) – DPBfb(k – 1) + c(k) = θT(k)·ζ(k) (48) θT(k) = [β1(k)β2(k)c(k)] (49) ζT(k) = [e(k – 1) – DPBfb(k)e(k – 2) – DPBfb(k)1] (50)
  • Obwohl in dem durch die obige Gleichung (42) ausgedrückten Regel-/Steuer-Zielmodell der Modellparameter, mit welchem der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb multipliziert wird, als (1 – β1 – β2) definiert wird, um den Fehler e an einem Erzeugen einer Stabilzustand-Abweichung in Bezug auf den Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb zu hindern, kann diese Beschränkungsbedingung ungültig gemacht werden und ein unabhängiger Modellparameter γ kann als ein Modellparameter verwendet werden, mit welchem der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb multipliziert wird.
  • Ferner ist, obwohl in der ersten Ausführungsform der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb, welcher eine Summe aus der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe Urch ist, als der zweite Eingabewert verwendet wird, der zweite Eingabewert gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise nicht darauf begrenzt, sondern es kann ein beliebiger anderer geeigneter Wert verwendet werden, insofern er ein Wert ist, der unter Verwendung einer Summe der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe berechnet wird. Zum Beispiel kann der Feedback-Korrektur-Ausdruck DPBfb als der zweite Eingabewert als ein Wert Ueq + Urch + Unl berechnet werden, in welchem eine nicht-lineare Eingabe Unl zusätzlich zu der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe Urch hinzugefügt wird.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Regel-/Steuervorrichtung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 13 gegeben werden. Die Regel-/Steuervorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform regelt/steuert eine EGR-Menge EGRest als eine geregelte/gesteuerte Variable durch eine angeforderte EGR-Menge EGRrqr als eine Regel-/Steuereingabe unter Verwendung eines Verfahrens ähnlich zu dem Verfahren der Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie nachstehend beschrieben, weist die Regel-/Steuervorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform die gleichen elektrischen und mechanischen Anordnungen auf wie die der Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme eines Teils davon, so dass nachstehend die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und eine Beschreibung davon unterlassen wird.
  • Die Regel-/Steuervorrichtung 1A, wie nachstehend beschrieben, berechnet eine Ziel-EGR-Öffnung VEGRcmd durch ein Verfahren, welches ähnlich dem angewandten Verfahren ist. Die Regel-/Steuervorrichtung 1A umfasst einen Fahrer-Anforderungs-EGR-Mengen-Berechnungsabschnitt 40, einen FB-Zielmengen-Berechnungsabschnitt 41, einen Substrahierer 42, eine reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 43, eine Onboard-Identifikations-Vorrichtung 44, einen Addierer 45, einen Teiler 46 und einen Ziel-EGR-Öffnungs-Berechnungsabschnitt 47, und insbesondere werden diese Elemente 40 bis 47 durch die ECU 2 implementiert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ECU 2 einem Geregelte-/Gesteuerte-Variable-Erfassungsmittel, einem Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel, einem Fehler-Berechnungsmittel, einem Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel, einem Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel, einem Zielwert-Berechnungsmittel und einem Identifikationsmittel.
  • Zuerst wird in dem Fahrer-Anforderungs-EGR-Mengen-Berechnungsabschnitt 40 eine Fahrer-Anforderungs-EGR-Menge EGRdsrd durch Durchsuchen einer Karte, nicht gezeigt, gemäß der Motorgeschwindigkeit NE und dem angeforderten Moment TRQ berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Fahrer-Anforderungs-EGR-Mengen-Berechnungsabschnitt 40 dem Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel und die Fahrer-Anforderungs-EGR-Menge EGRdsrd entspricht einem ersten Eingabewert.
  • Ferner berechnet der FB-Zielwert-Berechnungsabschnitt 41 einen FB-Zielwert EGRcmd durch ein Verfahren, welches ähnlich dem durch den oben beschriebenen FB-Zieldruck-Berechnungsabschnitt 32 angewandten Verfahren ist. Insbesondere wird der FB-Zielwert EGRcmd unter Verwendung von Gleichungen berechnet, wobei jede durch Ersetzen von PB durch EGR in jedem Parameter in den oben erwähnten Gleichungen (2) bis (9) gebildet wird.
  • Das heißt, der FB-Zielwert EGRcmd wird durch Gleichungen berechnet, in welchen der PBcmd_bs-Repräsentant eines Referenz-FB-Zieldrucks durch einen EGRcmd_bs-Repräsentanten einer Referenz-FB-Zielmenge, ein PBdsrd-Repräsentant des Fahrer-Anforderungs-Lade-Drucks durch einen EGRdsrd-Repräsentanten einer Fahrer-Anforderungs-EGR-Menge, ein DPB_ACP-Repräsentant des vorbestimmten zulässigen Bereichswerts durch einen DEGR_ACP-Repräsentanten eines vorbestimmten zulässigen Bereichswerts, ein PBlmt_ACP-Repräsentant des zulässigen oberen Grenzwerts durch einen EGRlmt_ACP-Repräsentanten eines zulässigen oberen Grenzwerts und ein DPBfb-Repräsentant des Feedback-Korrektur-Ausdrucks durch einen DEGRfb-Repräsentanten eines Feedback-Korrektur-Ausdrucks ersetzt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der FB-Zielmengen-Berechnungsabschnitt 41 dem Zielwert-Berechnungsmittel und die FB-Zielmenge EGRcmd entspricht dem Zielwert.
  • Ferner berechnet der Substrahierer 42 (Fehler-Berechnungsmittel) einen Fehler e' als eine Differenz zwischen der EGR-Menge EGRest und der FB-Zielmenge EGRcmd (EGRest – EGRcmd). In diesem Fall wird die EGR-Menge EGRest auf Grundlage eines Erfassungs-Signals von einem EGR-Mengen-Sensor, nicht gezeigt, berechnet. Es sei erwähnt, dass die EGR-Menge EGRest auf Grundlage anderer Parameter (z. B. einer Einlass-Luftstromrate Gair und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgasen) berechnet werden kann.
  • Auf der anderen Seite berechnet die reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 43 den Feedback-Korrektur-Ausdruck DEGRfb mit dem Regel-/Steueralgorithmus, welcher ähnlich zu dem der oben erwähnten reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuervorrichtung 34 ist. Insbesondere wird der Feedback-Korrektur-Ausdruck DEGRfb durch Gleichungen berechnet, welche von den oben erwähnten Gleichungen (11) bis (14) durch Ersetzen eines DPBfb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks durch einen DEGRfb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks und eines e-Repräsentanten des Fehlers durch einen ”Fehler e'” gebildet werden. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 43 dem Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel und der Feedback-Korrektur-Ausdruck DEGRfb entspricht dem zweiten Eingabewert.
  • Ferner berechnet die Onboard-Identifikations-Vorrichtung 44 (Identifikationsmittel) einen Modellparameter-Vektor θ' mit dem Identifikations-Algorithmus, welcher ähnlich ist zu dem der oben erwähnten Onboard-Identifikations-Vorrichtung 35. Insbesondere wird der Modellparameter θ' durch Gleichungen berechnet, welche durch die oben erwähnten Gleichungen (15) bis (23) durch Ersetzen eines θ-Repräsentanten des Modellparameter-Vektors durch einen θ'-Repräsentanten des Modellparameter-Vektors und eines e-Repräsentanten des Fehlers durch einen Fehler e'-Repräsentanten des Fehlers und eines DPBfb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks durch einen DEGRfb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks gebildet werden.
  • Ferner berechnet der Addierer 45 die angeforderte EGR-Menge EGRrqr durch Hinzufügen des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DEGRfb zu der Fahrer-Anforderungs-EGR-Menge EGRdsrd. In der folgenden Ausführungsform entspricht der Addierer 45 dem Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel und die angeforderte EGR-Menge EGRrqr entspricht der Regel-/Steuereingabe.
  • Ferner berechnet der Teiler 46 ein Druckverhältnis RP_EGR durch Teilen eines Auspuff-Drucks Pex durch einen Einlass-Druck Pin. Das Druckverhältnis RP_EGR ist ein Verhältnis zwischen einem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite des EGR-Regel-/-Steuer-Ventils 8c und einem Druck auf einer stromabwärtigen Seite desselben, und der Auspuff-Druck Pex und der Einlass-Druck Pin werden durch jeweilige Drucksensoren, nicht gezeigt, erfasst.
  • Dann berechnet der Ziel-EGR-Öffnungs-Berechnungsabschnitt 47 die Ziel-EGR-Öffnung VEGRcmd durch Durchsuchen einer Karte, nicht gezeigt, gemäß der angeforderten EGR-Menge EGRrqr und dem Druckverhältnis RP_EGR. Nachdem die Ziel-EGR-Öffnung VEGRcmd somit berechnet wurde, wird ein dazu entsprechendes Regel-/Steuereingabe-Signal an das EGR-Regel-/-Steuer-Ventil 8c geliefert. Dies regelt/steuert die EGR-Menge EGRest, als eine geregelte/gesteuerte Variable derart, dass sie der FB-Zielmenge EGRcmd folgt, und derart, dass sie gleich der Fahrer-Anforderungs-EGR-Menge EGRdsrd wird, wenn die Fahrer-Anforderungs-EGR-Menge EGRdsrd in einem Stabilzustand ist.
  • Gemäß der Regel-/Steuervorrichtung 1A ist es durch das oben beschriebene Regel-/Steuerverfahren möglich, die gleichen vorteilhaften Effekte zu erhalten, wie durch die Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt. Das heißt, abweichend von dem Verfahren, welches in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 offenbart ist, ist die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq, welche in dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DEGRfb umfasst ist, kein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck, welcher darin den geschätzten Störgrößenwert c, die geregelte/gesteuerte Variable, und den Zielwert davon, als Variablen, umfasst, sondern wird derart berechnet, dass sie darin den Modellparameter α, den Fehler e' und den geschätzten Störgrößenwert c als Variablen umfasst. Daher ist es möglich, die EGR-Menge EGRest durch die angeforderte EGR-Menge EGRrqr zu regeln/steuern, wobei eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und der Fahrer-Anforderungs-EGR-Menge EGRdsrd vermieden wird.
  • Ferner machen es die Störgrößen-Kompensations-Effekte des geschätzten Störgrößenwerts c möglich, die EGR-Menge EGRest, welche eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, genau zu regeln/steuern, wobei eine Nachfolgeverzögerung und ein Auftreten des Überschießens gedämpft werden. Von dem Obigen ist es möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten, wenn die EGR-Menge EGRest, welche eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, durch ein Kombinieren des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird.
  • Ferner können der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c onboard-identifiziert werden, und daher, selbst wenn der Modellierungsfehler in dem Regel-/Steuer-Zielmodell, auf Grund einer Variation in individuellen Produkten des geregelten/gesteuerten Objekts und eines Alterns davon, erhöht ist, ist es möglich, den Modellierungsfehler genau zu kompensieren und dadurch die Regel-/Steuergenauigkeit weiter zu verbessern.
  • Ferner, in dem Fall der EGR-Menge EGRest, welche durch die EGR-Vorrichtung 8 des Motors 3 verändert wird, ist auf Grund der niedrigen Betriebsgenauigkeit und der niedrigen Ansprechempfindlichkeit des EGR-Regel-/-Steuer-Ventils 8c und auf Grund der Tatsache, dass es für die wiederzugeführten Gase Zeit braucht, einem Einlass-System wiederzugeführt zu werden, im Allgemeinen die Reaktions-Verzögerung der EGR-Menge EGRest in Bezug auf die angeforderte EGR-Menge EGRrqr, welche eine Regel-/Steuereingabe ist, signifikant groß. Jedoch ist es mit der Regel-/Steuervorrichtung 1A, wenn eine derartige EGR-Menge EGRest, deren Reaktions-Verzögerung signifikant groß ist, durch ein Kombinieren des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird, möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten und die Vermarktbarkeit davon zu verbessern.
  • Obwohl in der zweiten Ausführungsform die EGR-Menge EGRest als eine geregelte/gesteuerte Variable verwendet wird, kann anstatt dieser, die EGR-Rate als eine geregelte/gesteuerte Variable verwendet werden.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Regel-/Steuervorrichtung 1B gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 14 gegeben werden. Die Regel-/Steuervorrichtung 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform regelt/steuert die NH3-Schlupfmenge NH3act als eine geregelte/gesteuerte Variable durch eine angeforderte NH3-Schlupfmenge NH3rqr als eine Regel-/Steuereingabe durch ein Verfahren, welches ähnlich zu dem Verfahren ist, welches in der Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform angewandt wird. Die Regel-/Steuervorrichtung 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die gleichen elektrischen und mechanischen Anordnungen auf wie die der Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme eines Teils davon, so dass nachstehend die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet werden und eine Beschreibung davon unterlassen wird.
  • Die Regel-/Steuervorrichtung 1B berechnet die angeforderte NH3-Schlupfmenge NH3rqr, wie nachstehend erwähnt, und umfasst einen Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmengen-Berechnungsabschnitt 50, einen FB-Zielmengen-Berechnungsabschnitt 51, einen Substrahierer 52, eine reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 53, eine Onboard-Identifikations-Vorrichtung 54, einen NOx-Reinigungs-NH3-Mengen-Berechnungsabschnitt 55, einen Addierer 56, und einen Harnstoff-Einspritz-Mengen-Berechnungsabschnitt 57. Insbesondere werden diese Elemente 50 bis 57 durch die ECU 2 implementiert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ECU 2 dem Geregelte-/Gesteuerte-Variable-Erfassungsmittel, einem Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel, einem Fehler-Berechnungsmittel, einem Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel, einem Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel, einem Zielwert-Berechnungsmittel und einem Identifikationsmittel.
  • Als Erstes berechnet der Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmengen-Berechnungsabschnitt 50 eine Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmenge NH3dsrd durch Durchsuchen einer Karte, nicht gezeigt, gemäß der Motorgeschwindigkeit NE und dem angeforderten Moment TRQ. Die Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmenge NH3dsrd wird auf einen derartigen Wert gesetzt, an welchem die Menge von Ammoniak, welche in dem selektiven Reduktionskatalysator 12 des Harnstoff-SCR-Systems 10 gespeichert wird, geschätzt wird, das Maximum zu sein. Das kommt daher, dass die NOx-Reinigungsrate durch den selektiven Reduktionskatalysator 12 den Maximalwert anzeigt, wenn die Menge von Ammoniak, welche in dem selektiven Reduktionskatalysator 12 gespeichert wird, das Maximum ist, wie in dem japanischen Patent Nr. 5250589 der vorliegenden Anmelderin offenbart.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Fahrer-Anforderung-NH3-Schlupfmengen-Berechnungsabschnitt 50 dem Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel und die Fahrer-Anforderung-NH3-Schlupfmenge NH3dsrd entspricht dem ersten Eingabewert.
  • Ferner berechnet der FB-Zielwert-Berechnungsabschnitt 51 einen FB-Zielwert NH3_cmd durch ein Verfahren, welches ähnlich ist zu dem Verfahren, welches durch den oben beschriebenen FB-Zieldruck-Berechnungsabschnitt 32 angewandt wird. Insbesondere wird der FB-Zielwert NH3cmd durch Gleichungen berechnet, welche von den oben erwähnten Gleichungen (2) bis (9) durch Ersetzen von PB jedes Parameters durch NH3 gebildet werden.
  • Das heißt der FB-Zielwert NH3cmd wird durch die Gleichungen berechnet, in welchen ein PBcmd_bs-Repräsentant des Referenz-FB-Zieldrucks durch einen NH3cmd_bs-Repräsentanten eines Referenz FB-Zielwerts, der PBdsrd-Repräsentant des Fahrer-Anforderungs-Lade-Drucks durch einen NH3dsrd-Repräsentanten der Fahrer-Anforderung-NH3-Schlupfmenge, ein DPB_ACP-Repräsentant des vorbestimmten zulässigen Bereichswerts durch einen DNH3_ACP-Repräsentanten eines vorbestimmten zulässigen Bereichswerts, ein PBlmt_acp-Repräsentant des zulässigen oberen Grenzwerts durch einen NH3lmt_acp-Repräsentanten des zulässigen oberen Grenzwerts und ein DPBfb-Repräsentant des Feedback-Korrektur-Ausdrucks durch einen DNH3fb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks ersetzt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der FB-Zielwert-Berechnungsabschnitt 51 dem Zielwert-Berechnungsmittel und die FB-Zielmenge NH3cmd entspricht dem Zielwert.
  • Ferner berechnet der Substrahierer 52 (Fehler-Berechnungsmittel) einen Fehler e'' als eine Differenz (NH3act – NH3cmd) zwischen der NH3-Schlupfmenge NH3act und der FB-Zielmenge NH3cmd.
  • Auf der anderen Seite berechnet die reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 53 den Feedback-Korrektur-Ausdruck DNH3fb mit dem Regel-/Steueralgorithmus, welcher ähnlich ist zu dem der oben erwähnten reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuervorrichtung 34. Das heißt, der Feedback-Korrektur-Ausdruck DNH3fb wird durch Gleichungen berechnet, welche von den oben erwähnten Gleichungen (11) bis (14) durch Ersetzen eines e-Repräsentanten des Fehlers durch einen e''-Repräsentanten des Fehlers gebildet werden. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die reaktions-spezifizierende Regel-/Steuervorrichtung 53 dem Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel und der Feedback-Korrektur-Ausdruck DNH3fb entspricht dem zweiten Eingabewert.
  • Ferner berechnet die Onboard-Identifikations-Vorrichtung 54 (Identifikationsmittel) einen Modellparameter-Vektor θ'' mit dem Identifikations-Algorithmus, welcher ähnlich ist zu dem der oben erwähnten Onboard-Identifikations-Vorrichtung 35. Insbesondere wird der Modellparameter-Vektor θ'' durch Gleichungen berechnet, welche von den oben erwähnten Gleichungen (15) bis (23) durch Ersetzen eines θ-Repräsentanten des Modellparameter-Vektors durch einen θ''-Repräsentanten des Modellparameters, eines e-Repräsentanten des Fehlers durch einen e''-Repräsentanten des Fehlers und eines DPBfb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks durch einen DNH3fb-Repräsentanten des Feedback-Korrektur-Ausdrucks gebildet werden.
  • Ferner berechnet der NOx-Reinigungs-NH3-Mengen-Berechnungsabschnitt 55 eine NOx-Reinigungs-NH3-Menge NH3nox gemäß den Betriebsparametern, wie beispielsweise der Motorgeschwindigkeit NE und dem Einlass-Druck Pin. Die NOx-Reinigungs-NH3-Menge NH3nox entspricht der Menge von Ammoniak, welche zur Reduktion von NOx in Abgasen, welche von dem Motor 3 zu der vorliegenden Regel-/Steuer-Zeit ausgestoßen werden, durch den selektiven Reduktionskatalysator 12 erforderlich ist.
  • Dann berechnet der Addierer 56 die angeforderte NH3-Schlupfmenge NH3rqr durch Hinzufügen des Feedback-Korrektur-Ausdrucks DNH3fb und der NOx-Reinigungs-NH3-Menge NH3nox zu der Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmenge NH3dsrd. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Addierer 56 dem Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel und die angeforderte NH3-Schlupfmenge NH3rqr entspricht der Regel-/Steuereingabe.
  • Ferner berechnet der Harnstoff-Einspritz-Mengen-Berechnungsabschnitt 57 eine Harnstoff-Einspritz-Menge Gurea durch Durchsuchen einer Karte, nicht gezeigt, gemäß der angeforderten NH3-Schlupfmenge NH3rqr. Wenn die Harnstoff-Einspritz-Menge Gurea derart berechnet wird, wird ein dazu entsprechendes Regel-/Steuereingabe-Signal an das Harnstoff-Einspritz-Ventil 11 des Harnstoff-SCR-Systems 10 geliefert. Dann wird die NH3-Schlupfmenge NH3act derart geregelt/gesteuert, dass sie der FB-Zielmenge NH3cmd folgt, und wenn die Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmenge NH3dsrd in einem Stabilzustand ist, wird die NH3-Schlupfmenge NH3act derart geregelt/gesteuert, dass sie gleich der Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmenge NH3dsrd wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Abgas-Konzentrations-Sensor 25 dem Geregelte-/Gesteuerte-Variable-Erfassungsmittel und die NH3-Schlupfmenge entspricht der geregelten/gesteuerten Variablen.
  • Mit der Regel-/Steuervorrichtung 1B ist es durch das oben erklärte Regel-/Steuerverfahren möglich, die gleichen vorteilhaften Effekte zu erhalten, wie durch die Regel-/Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt. Das heißt, abweichend von dem Verfahren, welches in der Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 4282572 offenbart ist, ist die Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq, welche in dem Feedback-Korrektur-Ausdruck DNH3fb umfasst ist, nicht ein Feedforward-Regel-/-Steuerausdruck, welcher darin den geschätzten Störgrößenwert c, die geregelte/gesteuerte Variable und den Zielwert als Variablen umfasst, sondern sie wird derart berechnet, dass sie darin den Modellparameter α, den Fehler e'' und den geschätzten Störgrößenwert c als Variablen umfasst. Daher ist es möglich, die NH3-Schlupfmenge NH3act durch die angeforderte NH3-Schlupfmenge NH3rqr, welche eine Regel-/Steuereingabe ist, zu regeln/steuern, wobei ein gegenseitiges Wechselwirken zwischen der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe Ueq und der Fahrer-Anforderungs-NH3-Schlupfmenge NH3dsrd vermieden wird.
  • Ferner machen es die Störgrößen-Kompensations-Effekte des geschätzten Störgrößenwerts c möglich, die NH3-Schlupfmenge NH3act, welche eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, genau zu regeln/steuern, während eine Nachfolgeverzögerung und ein Auftreten des Überschießens gedämpft werden. Von dem Obigen ist es möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten, wenn die NH3-Schlupfmenge NH3act, welche eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, durch ein Kombinieren des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird.
  • Ferner werden der Modellparameter α und der geschätzte Störgrößenwert c onboard-identifiziert und daher ist es, selbst wenn der Modellierungsfehler in dem Regel-/Steuer-Zielmodell, durch eine Variation in individuellen Produkten des geregelten/gesteuerten Objekts und eines Alterns davon, erhöht ist, möglich, den Modellierungsfehler genau zu kompensieren und dadurch ferner die Regel-/Steuergenauigkeit zu verbessern.
  • Ferner weist im Allgemeinen in dem selektiven Reduktionskatalysator 12, welcher NOx in Abgasen des Motors 3 in der Anwesenheit eines Reduktionsmittels reinigt, welches entweder Harnstoff oder Ammoniak ist, die NH3-Schlupfmenge NH3act, welche eine Menge von Ammoniak ist, die durch den selektiven Reduktionskatalysator 12 durchtritt, eine signifikant große Reaktions-Verzögerung in Bezug auf die angeforderte NH3-Schlupfmenge NH3rqr auf, welche eine Regel-/Steuereingabe ist, und dies kann ein Herabsetzen der NOx-Reinigungsrate in dem selektiven Reduktionskatalysator 12 und einen Anstieg der Menge von Ammoniak hervorrufen, welche durch den selektiven Reduktionskatalysator durchtritt, was einen Anstieg an Geruch der Abgase hervorrufen kann. Jedoch ist es mit der Regel-/Steuervorrichtung 1B, wenn solch eine NH3-Schlupfmenge NH3act, deren Reaktions-Verzögerung signifikant groß ist, durch ein Kombinieren des Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, des reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und des Störgrößen-Kompensations-Verfahrens geregelt/gesteuert wird, möglich, eine hohe Regel-/Steuergenauigkeit zu gewährleisten, wodurch es möglich ist, eine hohe NOx-Reinigungsrate in dem selektiven Reduktionskatalysator 12 zu gewährleisten, und die Menge von Ammoniak, die durch den selektiven Reduktionskatalysator 12 durchtritt, zu dämpfen, um dadurch den Geruch von Abgasen zu reduzieren. Folglich ist es möglich, eine Vermarktbarkeit zu verbessern.
  • Obwohl in der dritten Ausführungsform die NH3-Schlupfmenge NH3act als eine geregelte/gesteuerte Variable verwendet wird, kann beispielsweise anstatt von dieser die Konzentration von Ammoniak, welches durch den selektiven Reduktionskatalysator 12 hindurchtritt, als eine geregelte/gesteuerte Variable verwendet werden.
  • Ferner ist, obwohl in der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform, die Regel-/Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung an dem Turbolader 5, der EGR-Vorrichtung 8 und dem Harnstoff-SCR-System 10 in dem Motor 3 für Automobile angewandt wird, als ein Beispiel, die Regel-/Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auf ein beliebiges anderes geeignetes geregeltes/gesteuertes Objekt, welches eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, angewandt werden. Zum Beispiel kann die Regel-/Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Turbolader in dem Motor für Schiffe angewandt werden und kann auch auf ein Anlagensystem, wie beispielsweise eine Petroleumanlage und eine Wasseraufbereitungsanlage, und industrielles Equipment, welches ein öldruckbasiertes Antriebssystem oder ein wasserdruckbasiertes Antriebssystem aufweist, angewandt werden.
  • Es ist ferner einem Fachmann klar, dass das Vorangehende bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang davon abzuweichen.
  • Eine Regel-/Steuervorrichtung, welche eine geregelte/gesteuerte Variable eines geregelten/gesteuerten Objekts, welches eine Verzögerungs-Charakteristik aufweist, unter Verwendung einer Kombination eines Feedforward-Regel-/-Steuerverfahrens, eines reaktions-spezifizierenden Regel-/Steuerverfahrens und eines Störgrößen-Kompensations-Verfahrens regelt/steuert. Eine ECU der Vorrichtung berechnet einen Fahrer-Anforderungs-Lade-Druck für eine Feedforward-Regelung/-Steuerung eines momentanen Lade-Drucks als eine geregelte/gesteuerte Variable, und berechnet einen FB-Zieldruck als einen Wert, in welchem eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik des momentanen Werts an dem Fahrer-Anforderungswert widergespiegelt wird. Die ECU berechnet einen Fehler als eine Differenz zwischen dem Momentan- und dem Ziel-Wert, und einen Feedback-Korrektur-Ausdruck als eine Summe aus einer Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe, welche einen geschätzten Störgrößenwert und den Fehler als Variablen umfasst, und einer Gesetz-Erreichungs-Eingabe unter Verwendung einer Gleichung, welche eine Beziehung zwischen dem Fehler, einem Feedback-Korrektur-Ausdruckswert und einem geschätzten Störgrößenwert definiert, und eines reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus, und fügt dann den Korrektur-Ausdrucks-Wert dem Fahrer-Anforderungs-Wert hinzu, um dadurch einen angeforderten Lade-Druck als eine Regel-/Steuereingabe zu berechnen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (6)

  1. Regel-/Steuervorrichtung zum Regeln/Steuern einer geregelten/gesteuerten Variablen eines geregelten/gesteuerten Objekts, welches eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik aufweist, durch eine Regel-/Steuereingabe, umfassend: ein Geregelte-/Gesteuerte-Variable-Erfassungsmittel zur Erfassung der geregelten/gesteuerten Variablen; ein Erster-Eingabewert-Berechnungsmittel zur Berechnung eines ersten Eingabewerts zur Regelung/Steuerung der geregelten/gesteuerten Variablen in einer Feedforward-Weise unter Verwendung eines vorbestimmten Feedforward-Regel-/-Steueralgorithmus; ein Fehler-Berechnungsmittel zur Berechnung eines Fehlers unter Verwendung des ersten Eingabewerts und der geregelten/gesteuerten Variablen; ein Zweiter-Eingabewert-Berechnungsmittel zur Berechnung einer Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe, welche einen geschätzten Störgrößenwert und den Fehler als Variablen umfasst, und einer Gesetz-Erreichungs-Eingabe unter Verwendung eines Diskret-Zeit-System-Modells, welches eine Beziehung zwischen dem Fehler, einem zweiten Eingabewert und dem geschätzten Störgrößenwert definiert, und eines vorbestimmten reaktions-spezifizierenden Regel-/Steueralgorithmus, und wobei der zweite Eingabewert unter Verwendung einer Summe aus der Äquivalente-Regel-/-Steuereingabe und der Gesetz-Erreichungs-Eingabe berechnet wird; und ein Regel-/Steuereingabe-Berechnungsmittel zur Berechnung der Regel-/Steuereingabe unter Verwendung einer Summe aus dem ersten Eingabewert und dem zweiten Eingabewert.
  2. Regel-/Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fehler-Berechnungsmittel ein Zielwert-Berechnungsmittel umfasst, um einen Zielwert als einen Wert zu berechnen, in welchem eine Reaktions-Verzögerungs-Charakteristik der geregelten/gesteuerten Variablen in Bezug auf den ersten Eingabewert widergespiegelt ist, und den Fehler als eine Differenz zwischen dem Zielwert und der geregelten/gesteuerten Variablen berechnet.
  3. Regel-/Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Identifikationsmittel zur Onboard-Identifizierung in einem Zustand, in dem das Diskret-Zeit-System-Modell derart eingerichtet ist, dass ein Ausdruck, welcher nicht mit einem Modellparameter des Diskret-Zeit-System-Modells multipliziert ist, auf einer linken Seite angeordnet ist, und ein Ausdruck, welcher mit dem Modellparameter multipliziert ist, und der geschätzte Störwert auf einer rechten Seite angeordnet sind, durch Setzen der linken Seite als eine virtuell geregelte/gesteuerte Variable und der rechten Seite als einen geschätzten Wert der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen, des Modellparameters und des geschätzten Störwerts, so dass ein Fehler zwischen der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen und dem geschätzten Wert der virtuell geregelten/gesteuerten Variablen minimiert ist/wird.
  4. Regel-/Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die geregelte/gesteuerte Variable ein Lade-Druck ist, welcher durch einen Turbolader eines Verbrennungsmotors verändert wird.
  5. Regel-/Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die geregelte/gesteuerte Variable entweder eine EGR-Menge oder eine EGR-Rate ist, welche durch eine EGR-Vorrichtung eines Verbrennungsmotors verändert werden.
  6. Regel-/Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die geregelte/gesteuerte Variable entweder einer Konzentration oder einer Menge von Ammoniak entspricht, welches durch einen selektiven Reduktionskatalysator zur Reinigung von NOx in Abgasen in einem Verbrennungsmotor unter der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, welches entweder Harnstoff oder Ammoniak ist, durchgetreten ist.
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