DE10208424A1 - Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents
Steuersystem für eine VerbrennungskraftmaschineInfo
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Abstract
Eine O¶2¶-Menge in Einlassluft (240) wird auf der Grundlage von Frischluft (220) und einem EGR-Gas (230) bestimmt. Eine verbrauchte O¶2¶-Menge (254) wird mit einer Befehlseinspritzmenge Qr bestimmt. Dann wird die verbrauchte O¶2¶-Menge von der O¶2¶-Menge in der Einlassluft subtrahiert, um eine Abgas-O¶2¶-Menge zu erhalten. Eine Abgas-O¶2¶-Konzentration (255) wird auf der Grundlage der Abgas-O¶2¶-Menge geschätzt. Gemäß der Erfindung gibt es weder eine Zeitverzögerung, bis das Abgas einen O¶2¶-Sensor erreicht, noch eine Verzögerung der chemischen Reaktion bei dem O¶2¶-Sensor. Daher kann die Abgas-O¶2¶-Konzentration im Vergleich mit jenem fall hochgenau geschätzt werden, bei dem Abgas-O¶2¶-Konzentration durch den O¶2¶-Sensor erfasst wird.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für
eine Verbrennungskraftmaschine (wobei nachfolgend der allgemeine
Begriff "Steuern" "Steuern und/oder Regeln" bedeutet, sofern
nichts anderes angegeben ist).
Unlängst wurden die Auflagen hinsichtlich des Abgases einer
Dieselkraftmaschine mehr und mehr beschränkt, um die
Erfordernisse für eine hochgenaue EGR-Steuerung und
Einspritzmengensteuerung zu verbessern. Bei der EGR-Steuerung
gibt es zum Beispiel ein in großen Serien eingesetztes Verfahren
(für eine F/B-Steuerung mittels einer
Luftdurchsatzmessvorrichtung), bei der ein in einen Zylinder
gesaugter Luftdurchsatz auf einen Sollwert geregelt wird, indem
dieser durch eine Luftdurchsatzmessvorrichtung gemessen wird,
die in einer Einlassleitung angeordnet ist, um so die
Genauigkeit des EGR-Verhältnisses zu verbessern.
In einem Übergangszustand zum Beschleunigen oder zum Verzögern
sind jedoch der tatsächliche Luftdurchsatz in den Zylinder und
der durch die Luftdurchsatzmessvorrichtung gemessene
Luftdurchsatz unterschiedlich, so dass die so genannte
"modellbasierte Steuerung" in vielfältiger Weise unter
Berücksichtigung der Übertragungsverzögerung der Luft erforscht
wurde. Bei dieser modellbasierten Steuerung wird die in den
Zylinder strömende Luft in dem Übergangszustand, in dem eine
Übertragungsverzögerung der physikalischen Luft oder einer
Übertragungsfunktion auf der Grundlage des Luftdurchsatzsignals
berechnet wird, das durch die Luftdurchsatzmessvorrichtung
gemessen wird.
Jedoch ändert sich die aus einem EGR-Kanal rückgeführte EGR-
Menge sehr stark mit dem Staudruck an der EGR-stromaufwärtigen
Seite (d. h. an der Abgabeseite des Zylinders). Insbesondere bei
einer Turbokraftmaschine ändert sich der Staudruck stark im
Übergangszustand, so dass sich die EGR-Menge ändert und ein
Fehler des EGR-Verhältnisses hervorgerufen wird. Insbesondere
bei der variablen Turbokraftmaschine ist die Staudruckänderung
bedenklich hoch, so dass das EGR-Verhältnis nicht durch die F/B-
Luftdurchsatzmessvorrichtungssteuerung gemäß dem Stand der
Technik oder durch die modellbasierte Steuerung bei der
erstgenannten gesteuert werden kann, wodurch nachteilige
Wirkungen wie zum Beispiel die Rauchemission nicht verhindert
werden können.
Im Falle der Dieselkraftmaschine für die
Einspritzmengensteuerung ist außerdem die Einspritzmenge von
einem Befehlswert durch die Herstellungstoleranz oder durch
Altern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung derart
unterschiedlich, dass der Kraftstoff überschüssig oder knapp
wird, so dass Probleme der Rauchemission oder eines
Drehmomentendefizits hervorgerufen werden. Um diese Probleme zu
lösen, wurde ein Verfahren zum Regeln einer Kraftstoffmenge mit
einer Abgas-O2-Konzentration erforscht, wobei die Abgasleitung
mit einem O2-Sensor zum Erfassen der Abgaskonzentration
vorgesehen ist. Mit dem O2-Sensor in der Abgasleitung tritt
jedoch eine Zeitverzögerung auf, bis das Abgas die Position des
O2-Sensors erreicht. Durch die Verzögerung der chemischen
Reaktion des O2-Sensors selbst sind außerdem die tatsächliche
Abgas-O2-Konzentration und die durch den O2-Sensor erfasste
Abgas-O2-Konzentration so unterschiedlich, dass ein Problem
hervorgerufen wird, bei dem die Steuerungsgenauigkeit
insbesondere im Übergangszeitraum drastisch abfällt.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage des bisher
beschriebenen Hintergrundes gestaltet, und ihre Aufgabe ist eine
Verwirklichung einer EGR-Steuerung und einer
Einspritzmengensteuerung, die ein ausgezeichnetes
Ansprechverhalten und eine hohe Genauigkeit haben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Abgas-O2-Konzentration
bei jeder Verbrennung in einem Zylinder durch ein
Einlassluftdurchsatzsignal, das von der Einlaßmesseinrichtung
abgegeben wird, ein Einlassdrucksignal, das von dem
Einlassdrucksensor abgeben wird, und
Befehlseinspritzmengeninformationen geschätzt, die durch eine
Befehlseinspritzmengenberechnungseinrichtung berechnet werden,
und zumindest ein EGR-Ventil oder die Kraftstoffeinspritzmenge
wird in Übereinstimmung mit der geschätzten Abgas-O2-
Konzentration gesteuert.
Unter Verwendung des Einlassdrucksignals gemäß diesem Aufbau
kann die in den Zylinder eintretende gesamte Luftmenge erfasst
werden und der Frischluftdurchsatz (d. h. der Luftdurchsatz, der
kein EGR-Gas enthält) des Einlasskanals kann mit dem
Einlassluftdurchsatzsignal und dem Einlassdrucksignal hochgenau
erfasst werden. Aus der gesamten Luftmenge und der
Frischluftmenge in dem Einlasskanal ist es möglich, die EGR-
Gasmenge in dem Einlasskanal zu bestimmen. Durch Hinzufügen der
Befehlseinspritzmengeninformationen ist es darüber hinaus
möglich, die Abgas-O2-Konzentration nach jedem Einspritzvorgang
hochgenau zu schätzen. Gemäß diesem Verfahren kann die Abgas-O2-
Konzentration geschätzt werden, bevor sie tatsächlich durch den
Sensor erfasst wird, so dass das Verfahren eine Steuerung mit
hohem Ansprechverhalten hat, wenn es für die
Einspritzmengensteuerung oder die EGR-Steuerung verwendet wird.
Die Abgas-O2-Konzentrationsschätzeinrichtung kann eine O2-
Verbrauchsmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen der O2-Menge
aufweisen, die hinsichtlich der Befehlseinspritzmenge verbraucht
wird.
In diesem Fall kann die Abgas-O2-Konzentration nach dem
Einspritzen hochgenau berechnet werden, indem die mit der
Befehlseinspritzmenge zu verbrauchende O2-Menge berechnet wird.
Die Abgas-O2-Konzentrationsschätzeinrichtung kann die O2-Menge
des in den Zylinder strömenden Gases (das ein EGR-Gas enthält)
berechnen, indem die O2-Menge der in den Einlasskanal gesaugten
Frischluft verwendet wird und indem die O2-Menge in dem EGR-Gas
verwendet wird.
Infolgedessen kann die in den Zylinder strömende O2-Menge
hochgenau berechnet werden, um so die Schätzgenauigkeit der
Abgas-O2-Konzentration zu verbessern.
Die Abgas-O2-Konzentrationsschätzeinrichtung kann die O2-Menge in
dem EGR-Gas unter Verwendung des geschätzten Wertes der letzten
Abgas-O2-Konzentration berechnen, die davor berechnet wurde.
In diesem Fall ist die Erfassungsverzögerung weniger als in
jenem Fall beeinflusst, bei dem die tatsächliche O2-Konzentration
des Abgases durch den Sensor erfasst wird, so dass die Abgas-O2-
Konzentration hochgenau geschätzt werden kann.
Das Steuersystem kann des weiteren Folgendes aufweisen: Einen O2-
Sensor, der in einem Abgaskanal zum Erfassen der tatsächlichen
Abgas-O2-Konzentration angeordnet ist; und eine Lerneinrichtung
zum Steuern des geschätzten Wertes der Abgas-O2-Konzentration
derart, dass der geschätzte Wert mit dem Abgabewert des O2-
Sensors zusammenfallen kann.
Infolgedessen kann der Fehler der Abgas-O2-
Konzentrationsschätzeinrichtung reduziert werden, um so die
Schätzgenauigkeit der Abgas-O2-Konzentration zu verbessern.
Das Steuersystem kann des weiteren Folgendes aufweisen: einen O2-
Sensor, der in einem Abgaskanal zum Erfassen der tatsächlichen
Abgas-O2-Konzentration angeordnet ist, eine Filtereinrichtung zum
Korrigieren einer Zeitverzögerung, bis die Abgas-O2-Konzentration
des aus dem Zylinder ausgelassenen Abgases durch den O2-Sensor
erfasst ist; und eine Lerneinrichtung zum Berechnen einer
Lernkorrektur derart, dass der geschätzte Wert der Abgas-O2-
Konzentration mit dem Abgabewert des O2-Sensors zusammenfällt,
nachdem dieser durch die Filtereinrichtung gefiltert wurde, um
so den geschätzten Wert der Abgas-O2-Konzentration durch die
Lernkorrektur zu korrigieren.
Beim Ausführen des Filtervorgangs gemäß diesem Aufbau ist es
möglich, die Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Abgas-
O2-Konzentration und dem tatsächlich gemessenen Wert (oder dem
Abgabewert des O2-Sensors) hochgenau zu erfassen. Infolgedessen
kann die hochgenaue Ansteuerung auch während der Übergangszeit
verwirklicht werden.
Das Aktualisieren der Lernkorrektur kann in jenem Zustand
unterbunden werden, bei dem die Änderungsrate der geschätzten
Abgas-O2-Konzentration nicht geringer ist als ein vorbestimmter
Wert.
Im Allgemeinen wird der Lernvorgang in einem stationären
Zeitraum durchgeführt, aber der Antriebszustand für den
stationären Zeitraum ist bei der herkömmlichen Fahrt so
beschränkt, dass der stationäre Zustand insbesondere in dem
Bereich einer geringen Drehzahl und einer hohen Last schwierig
ist. Im Falle eines Lernvorgangs in dem Übergangszeitraum ist es
daher wichtig, wie lange der Lernvorgang zugelassen werden soll.
Der Fehler tritt beim Filtern dann auf, wenn sich das Signal der
Abgas-O2-Konzentration plötzlich ändert. In diesem Zustand, in
dem die Änderungsrate der geschätzten Abgas-O2-Konzentration
nicht geringer ist als ein vorbestimmter Wert, kann die
Filtergenauigkeit daher nicht garantiert werden, so dass der
Lernvorgang in dem Übergangszustand innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs dadurch verwirklicht werden kann, dass
das Aktualisieren der Lernkorrektur unterbunden wird.
Die hierbei bezeichnete geschätzte Abgas-O2-onzentration kann
entweder die Abgas-O2-Konzentration des aus dem Zylinder
ausgelassenen Abgases oder die Abgas-O2-Konzentration sein,
nachdem sie gefiltert wurde.
Die Totzeit und die Zeitkonstante, bis das aus dem Zylinder
ausgelassene Abgas den O2-Sensor erreicht, können aus dem
Abgabewert von dem O2-Sensor erfasst werden, wenn die
Einspritzmenge in einem stationären Zustand fein geändert wird.
Die Totzeit und die Zeitkonstante oder die Elemente des
Filtervorgangs sind im Voraus für alle Antriebszustände der
Verbrennungskraftmaschine angepasst, aber sie können in
gewünschter Weise während der Fahrt aufgrund von Streuungen der
Kraftmaschine und des O2-Sensors korrigiert werden. Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die Abgas-O2-Konzentration im
Gegensatz dazu fein geändert werden, um so zu erfassen, wie spät
der O2-Sensor beim feinen Ändern der Einspritzmenge in dem
stationären Zustand reagiert, so dass die Filtergenauigkeit
verbessert werden kann. Infolgedessen kann ein hochgenauer
Lernvorgang in dem Übergangszeitraum durchgeführt werden.
Der Abgaskanal kann mit einem Katalysator versehen sein, und der
O2-Sensor kann an der stromabwärtigen Seite des Katalysators
angeordnet sein.
Unlängst wurden immer mehr Nachbehandlungssysteme wie zum
Beispiel ein NOx-Katalysator oder ein Dieselpartikelfilter
angebracht. Der O2-Sensor ist den Einflüssen des Drucks
ausgesetzt. Falls diese Nachbehandlungssysteme angebracht sind,
wirken der Katalysator oder dergleichen daher als ein
Druckverlustelement, so dass der Druck in der Nähe des Sensors
ansteigt, wodurch ein Problem dahingehend bewirkt wird, dass die
Erfassungsgenauigkeit des O2-Sensors abfällt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Gegensatz dazu der
Abgabewert des O2-Sensors hochgenau für die Lernkorrektur auch
dann verwendet werden, wenn der O2-Sensor an der stromabwärtigen
Seite des Katalysators angeordnet ist, indem das Filtern
verwendet wird, um die Abgas-O2-Konzentration in jedem Moment
hochgenau zu schätzen, wodurch die Verzögerung korrigiert wird.
Das Aktualisieren der Lernkorrektur kann unterbunden werden,
wenn ein Kraftstoffzusatz in dem Abgasrohr oder eine
Nacheinspritzung für die Katalysatorsteuerung durchgeführt
werden.
Für die Katalysatorsteuerung gibt es eine Technik wie zum
Beispiel die Kraftstoffabgasrohrzugabe, bei der der Kraftstoff
dem Abgasrohr für eine vorbestimmte Periode zugegeben wird, oder
die Nacheinspritzung, bei der der Kraftstoff in den Zylinder
nach dem Ende einer Verbrennung eingespritzt wird.
Diese Kraftstoffkomponenten können jedoch zu einer Reduzierung
der Erfassungsgenauigkeit des O2-Sensors führen. Wenn die
chemische Reaktion in dem Katalysator durch die Kraftstoffzugabe
aktiviert wird, dann steigt die Katalysatortemperatur außerdem
so an, dass Ruß in dem Katalysator verbrannt wird. Dann
unterscheidet sich die Abgas-O2-Konzentration in der Nähe des O2-
Sensor von jener des Abgases, wenn es aus dem Zylinder
ausgelassen wird. Dieser Unterschied macht es schwierig, die
Genauigkeit der Lernsteuerung zu halten. Mit diesen
Katalysatorsteuerungen kann daher ein fehlerhafter Lernvorgang
verhindert werden, indem das Aktualisieren der Lernkorrektur
unterbunden wird.
Wenn der Absolutwert des Lernkorrektur nicht geringer ist als
ein vorbestimmter Wert, dann kann eine Fehlfunktion des O2-
Sensors bestimmt werden.
Das Sensorelement muss auf einer Temperatur wie zum Beispiel 600
bis 800°C gehalten werden, um die Erfassungsgenauigkeit des O2-
Sensors zu halten. Außerdem kann eine Schwierigkeit dahingehend
auftreten, dass das Sensorelement durch Wasser abgeschreckt
wird. In diesen Fällen gibt es ein Problem dahingehend, dass ein
fehlerhafter Wert gelernt wird. Wenn der Absolutwert der
Lernkorrektur nicht geringer ist als der vorbestimmte Wert, dann
wird daher die Fehlfunktion des O2-Sensors bestimmt. Wenn die
Fehlfunktion des O2-Sensors bestimmt ist, dann kann die
Lernkorrektur durch die Lerneinrichtung unterbunden werden.
Die geschätzte Abgas-O2-Konzentration ist gewährleistet, so dass
sie eine Genauigkeit in gewissem Maße hat, auch wenn sie einen
Modellfehler beinhaltet. Auch wenn die Lernkorrektur unterbunden
wird, da der O2-Sensor eine Fehlfunktion hat, kann die Steuerung
daher mit dem Modellschätzwert ermöglicht werden, so dass die
EGR-Steuerung oder die Einspritzmengensteuerung unter Verwendung
der Abgas-O2-Konzentration vor einem bedenklichen Einfluss
bewahrt werden kann.
Das Steuersystem kann des weiteren eine Einrichtung aufweisen,
die einen Sollwert der Abgas-O2-Konzentration für jeden
Antriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine aufweist, um das
EGR-Ventil so zu regeln, dass der geschätzte Wert der Abgas-O2-
Konzentration mit dem Sollwert zusammenfallen kann.
Infolgedessen kann die Abgas-O2-Konzentration dem Sollwert mit
hohem Ansprechverhalten folgen, wodurch die Emissionen
verbessert sind.
Die Befehlseinspritzmenge kann durch eine Neuberechnung der
Einspritzmenge so korrigiert werden, dass der geschätzte Wert
der Abgas-O2-Konzentration in der Berechnungszeit unter
Verwendung der Befehlseinspritzmenge mit einem vorbestimmten
Sollwert zusammenfallen kann. Infolgedessen kann die Abgas-O2-
Konzentration für jeden Einspritzvorgang so gesteuert werden,
dass die Steuerbarkeit der Abgas-O2-Konzentration zum Verbessern
der Emissiohen verbessert werden kann.
Die Befehlseinspritzmenge kann mit einer Obergrenze festgelegt
sein, so dass der geschätzte Wert der Abgas-O2-Konzentration in
der Berechnungszeit unter Verwendung der Befehlseinspritzmenge
nicht einen vorbestimmten Grenzwert an der Fett-Seite
überschreiten kann. Infolgedessen kann im Voraus eine Erzeugung
von Ruß verhindert werden, während die Korrektur der
Einspritzmenge auf ein Minimum unterdrückt wird.
Der Grenzwert an der Fett-Seite kann als eine Funktion von
zumindest einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
vorgegeben sein. Infolgedessen kann die Korrektur der
Einspritzmenge reduziert werden, um so die Beschleunigung zu
verbessern, falls ein Drehmoment auch bei geringer Drehzahl
erforderlich ist.
Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden ebenso
wie Betriebsverfahren und die Funktionen der dazugehörigen
Bauteile aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den
beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die alle
Bestandteil dieser Anmeldung sind. Zu den Zeichnungen:
Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines
Steuersystems einer Dieselkraftmaschine gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine Blockdarstellung des Steuersystems gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt eine Blockdarstellung eines Luftsystems mit
verschiedenen Symbolen, die zum Erläutern des Steuersystems des
ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden;
Fig. 4A und 4B zeigen Flusskarten von Steuerprozeduren gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Bestimmen einer
Abgas-O2-Konzentration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines
Gasstromes in einem Zylinder gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines
Frischluftstromes in einem Krümmer gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines
EGR-Gasstromes in dem Krümmer gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines
O2-Stromes in dem Zylinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 10 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen einer
Abgas-O2-Konzentration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Bestimmen einer
geschätzten Abgas-O2-Konzentration nach einem Lernvorgang gemäß
dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 12A zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Bestimmen
einer Soll-Abgas-O2-Konzentration, und Fig. 12B zeigt eine
Abbildung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 13 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Korrigieren
einer Einspritzmenge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 14 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Lernen und
Berechnen eines Modellfehlers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 15 zeigt eine Abbildung eines Lernbereiches gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 16 zeigt eine Darstellung zum Erläutern eines stationären
Zustands gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 17A zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen
einer Basis-EGRV-Steuerung, und Fig. 17B Zeit eine Abbildung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 18 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen einer
Abgas-O2-F/B-Korrektur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 19 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen einer
endgültigen EGRV-Steuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 20 zeigt eine Blockdarstellung eines Steuersystems gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21A und 21B zeigen Flusskarten einer Steuerprozedur gemäß
dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 22 zeigt eine Darstellung eines Blockes zum Bestimmen einer
Grenz-Abgas-O2-Konzentration gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 23 zeigt eine Abbildung einer Beziehung zwischen einer
Abgas-O2-Konzentration, der Drehzahl der Kraftmaschine und einer
Rauchmenge;
Fig. 24 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Korrigieren der
Einspritzmenge gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 25 zeigt eine Zeitkarte eines Steuerergebnisses gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 26 zeigt eine Blockdarstellung eines Steuersystems gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 27A zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur eines
Filtervorgangs gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 27B zeigt eine Übertragungsfunktion gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 28 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur einer
Lernunterbindungsbestimmung gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 29 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur einer
Lernberechnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 30A zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur zum
Bestimmen einer Totzeit und einer verstrichenen Zeit gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 30B bis 30E zeigen erläuternde Darstellungen gemäß dem
vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 31 zeigt schematisch eine Blockdarstellung eines
Steuersystems einer Dieselkraftmaschine gemäß einem fünften
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 32 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur gemäß
einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
und
Fig. 33 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur gemäß
dem sechsten Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird hierbei
ein Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei die Erfindung auf
eine Dieselkraftmaschine angewendet wird. Die Fig. 1 zeigt eine
Darstellung eines Gesamtaufbaus eines Steuersystems einer
Dieselkraftmaschine 1. Zunächst wird der Gesamtaufbau des
Systems unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben.
Dieses System wird auf die Dieselkraftmaschine (die als die
"Kraftmaschine 1" abgekürzt wird) angewendet, die mit einem
(später beschriebenen) EGR-System versehen ist, um einen Teil
des Abgases zu der Einlassluft rückzuführen. Diese Kraftmaschine
1 verwendet ein Einspritzsystem mit gemeinsamer Leitung, um
unter hohen Druck in einer nicht-gezeigten gemeinsamen Leitung
gestauten Kraftstoff in eine Verbrennungskammer 1a aus einer
Einspritzvorrichtung 2 einzuspritzen, die in dem Zylinderkopf
der Kraftmaschine 1 angebracht ist. Das EGR-System ist durch
einen EGR-Kanal 5 zum Bilden einer Verbindung zwischen einem
Einlasskanal 3 und einem Abgaskanal 4 und durch ein EGR-Ventil 6
zum Einstellen eines Abgasverhältnisses (oder einer EGR-Menge)
gebildet, die durch den EGR-Kanal 5 hindurch rückzuführen ist.
Der Einlasskanal 3 ist an einer stromaufwärtigen Seite von
seiner Verbindung mit dem EGR-Kanal 5 mit einer
Luftdurchsatzmessvorrichtung 7 und einem Kompressor 8A einer
variablen Turbovorrichtung 8 versehen, und er ist stromabwärts
von dem Kompressor 8A mit einer Dieseldrossel 9 versehen (die
als die "Drossel 9" abgekürzt wird). An der stromabwärtigen
Seite der Drossel 9 sind außerdem ein Einlassdrucksensor 10 zum
Erfassen des Einlassdrucks in dem Einlasskanal 3 und ein
Einlasstemperatursensor 11 zum Erfassen der Lufttemperatur in
dem Einlasskanal 3 angebracht. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird hierbei die stromaufwärtige Seite der Drossel 9 des
Einlasskanals 3 als das "Einlassrohr 3A" bezeichnet, und die
stromabwärtige Seite der Drossel 9 wird als der "Krümmer 3B"
bezeichnet.
Der Abgaskanal 4 ist an der stromabwärtigen Seite der Verbindung
mit dem EGR-Kanal 5 mit einer Abgasturbine 8B der variablen
Turbovorrichtung 8 versehen, und an der stromabwärtigen Seite
der Abgasturbine 8B ist er mit einem O2-Sensor 12 zum Erfassen
der O2-Konzentration des Abgases versehen.
Die einzelnen Informationen des Luftsystems, wie sie durch die
Luftdurchsatzmessvorrichtung 7, den Einlassdrucksensor 10, den
Einlasstemperatursensor 11 und den O2-Sensor 12 erfasst sind,
werden zu einer elektronischen Steuereinheit (die nachfolgend
als die "ECU 13" bezeichnet wird) abgegeben, um die Ereignisse
des gegenwärtigen Systems zu steuern.
Außerdem hat das System einen Drehwinkelsensor 10, um ein Signal
synchron mit dem Drehwinkel der Kraftmaschine 1 abzugeben, einen
Wassertemperatursensor 15 zum Erfassen der Kühlwassertemperatur
der Kraftmaschine 1 und einen
Beschleunigungsvorrichtungsöffnungssensor 17 zum Erfassen der
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung nach dem Niederdrücken eines
Beschleunigungspedals 16. Diese verschiedenen erfassten
Informationen werden zu der ECU 13 abgegeben.
Nun wird ein Steuerverfahren des gegenwärtigen Systems
beschrieben. Die Fig. 2 zeigt eine Blockdarstellung des
Steuersystems, das durch die ECU 13 gebildet ist. Das System hat
fünf Blöcke. Ein Abgas-O2-Konzentrationsschätzblock 200 schätzt
eine Abgas-O2-Konzentration auf der Grundlage einer Berechnung.
Ein Soll-Abgas-O2-Konzentrationsberechnungsblock 400 berechnet
eine Soll-Abgas-O2-Konzentration. Ein Korrekturblock 500
korrigiert eine Einspritzmenge mittels einer vorbestimmten
Berechnung. EGR-Steuerblöcke 1100 bis 1300 berechnen einen
Betätigungsgrad des EGR-Ventils 6. Ein Lernkorrekturblock 600
lernt eine Differenz zwischen den bei dem vorstehend
beschriebenen Block berechneten Werten und sieht einen
Korrekturbetrag zum Annähern des tatsächlichen Werts zu dem
Sollwert vor.
Die Fig. 3 zeigt eine Darstellung eines Luftsystems, wobei
verschiedene Symbole zum Erläutern der Steuerungsinhalte des
gegenwärtigen Systems verwendet werden, und die Fig. 4A und
4B zeigen Flusskarten von Steuerprozeduren der ECU 13.
Hierbei wird die in der Fig. 4A gezeigte Hauptroutine synchron
mit der Einspritzung (oder Ne) für jeden Einspritzzyklus
berechnet. Diese Synchronität mit der Einspritzung ermöglicht
eine Berechnung der Abgas-O2-Konzentration von jeder
Einspritzung, wodurch die Genauigkeit und die Emissionen
verbessert sind.
Andererseits wird die in der Fig. 4B gezeigte Hauptroutine zum
Beispiel alle 16 ms synchron mit der Zeit berechnet. Dies ist
dadurch begründet, dass das Ansprechverhalten des EGR-Ventils 6
kaum von der Kraftmaschinendrehzahl Ne abhängt. Es tritt jedoch
kein Problem auf, auch wenn die Berechnung nach der Routine
(oder nach dem Schritt 600) durchgeführt wird, wie dies in der
Fig. 4A gezeigt ist.
Zunächst werden die Inhalte der in der Fig. 4A gezeigten
Hauptroutine beschrieben. Bei einem Schritt 100 (das heißt eine
Befehlseinspritzberechnungseinrichtung) wird eine
Befehlseinspritzung Qr berechnet. Auch wenn die Flusskarte
weggelassen wurde, die die Berechnungsprozedur zeigt, wird die
Befehlseinspritzung Qr durch Summieren einer Haupteinspritzung,
die aus der Abbildung der Kraftmaschinendrehzahl Ne und der
Beschleunigungsvorrichtungsöffnung berechnet wird, und einer
Einspritzung zum Erzeugen einer Antriebskraft bestimmt, die für
eine Klimaanlage oder dergleichen erforderliche ist.
Bei einem Schritt 200 (das heißt eine Abgas-O2-
Konzentrationsschätzeinrichtung) wird die Abgas-O2-Konzentration
von jeder Verbrennung in dem Zylinder geschätzt.
Bei einem Schritt 300 wird die Genauigkeit dadurch verbessert,
dass eine Lernkorrektur, die bei dem später beschriebenen
Schritt 611 berechnet wird, zu dem geschätzten Wert aus dem
Schritt 200 addiert wird.
Bei einem Schritt 400 wird die Soll-Abgas-O2-Konzentration
berechnet.
Bei einem Schritt 500 wird nach dem Lernvorgang und dem
Berechnen der Soll-Abgas-O2-Konzentration bei dem Schritt 400 die
Einspritzung unter Verwendung der geschätzten Abgas-O2-
Konzentration korrigiert, die bei dem Schritt 300 berechnet
wurde.
Bei einem Schritt 600 wird ein Fehlerlernvorgang der geschätzten
Abgas-O2-Konzentration mit der tatsächlich gemessenen Abgas-O2-
Konzentration durchgeführt, nachdem die Einspritzung korrigiert
wurde. In diesem Zeitraum ist die Genauigkeit in der stationären
Phase dadurch verbessert, dass ein integrierender Lernvorgang in
dem stationären Zustand durchgeführt wird.
Nachfolgend werden die Inhalte der einzelnen Schritte näher
beschrieben, die in der Hauptroutine gemäß der Fig. 4A
durchgeführt werden. Die Fig. 5 zeigt eine Nebenroutine der
Verarbeitungsprozedur des Schritts 200, und die einzelnen
Verarbeitungsprozeduren der in der Fig. 5 gezeigten einzelnen
Schritte werden in einzelnen Flusskarten gemäß den Fig. 6 bis
10 dargestellt.
Bei einem Schritt 210 wird eine Luftmenge Mcld in dem Zylinder
berechnet. Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 werden bei Schritten
211 bis 213 nacheinander ein Einlassdruck Pm, der durch den
Einlassdrucksensor 10 erfasst ist, eine Einlasstemperatur Tm,
die durch den Einlasstemperatursensor 11 erfasst ist, und die
Kraftmaschinendrehzahl NE gelesen. Bei einem Schritt 214 wird
ein Volumenwirkungsgrad η als eine Funktion von Ne und Pm
berechnet. Bei einem Schritt 215 wird die Luftmenge Mcld in dem
Zylinder aus der Gaszustandsgleichung und η berechnet. Hierbei
bezeichnet der in der Gaszustandsgleichung verwendete Buchstabe
R eine Gaskonstante, die einen konstanten Wert hat. Bei einem
Schritt 220 wird eine Frischluftmenge MDth in dem Krümmer 3B
berechnet.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 werden bei Schritten 221 bis 223
nacheinander eine Einlassluftmenge MAFM, die durch die
Luftdurchsatzmessvorrichtung 7 gemessen ist, der Einlassdruck Pm
sowie die Einlasstemperatur Tm gelesen. Bei einem Schritt 224
wird eine Änderung ΔP des Einlassdrucks berechnet. Bei einem
Schritt 225 wird eine Frischluftmenge MDth berechnet. Hierbei
wird Pm durch den Druck in dem Einlassrohr 3A aus der
Luftdurchsatzmessvorrichtung 7 zu der Drossel 9 substituiert,
und der Massenanstieg in dem Einlassrohr 3A wird durch die
Gaszustandsgleichung berechnet, so dass die Frischluftmenge MDth
aus dem Massenerhaltungssatz in dem Einlassrohr 3A berechnet
werden kann, wie dies durch die folgende Formel <1< ausgedrückt
wird:
MAFM × (2/Anzahl der Zylinder) - MDth = ΔP.VIN/(TM.R) <1<.
Bei einem Schritt 230 wird eine EGR-Gasmenge MEGR in dem Krümmer
3B berechnet.
Wie dies im einzelnen in der Fig. 8 gezeigt ist, werden bei
Schritten 231 bis 235 Pm, Tm, ΔP, MDth und Mcld nacheinander
gelesen, und bei einem Schritt 236 wird die EGR-Gasmenge MEGR
berechnet. Anders gesagt wird der Massenanstieg in dem Krümmer
3B aus der Gaszustandsgleichung berechnet, und die EGR-Gasmenge
MEGR wird aus dem Massenerhaltungssatz in dem Krümmer 3B
berechnet, wie dies durch die folgende Formel <2< ausgedrückt
wird:
MDth + MEGR - Mcld = AP Vm/(Tm.R) <2<.
Bei einem Schritt 240 wird die O2-Menge O2-cld des in den
Zylinder strömenden Gases berechnet. Wie dies in der Fig. 9
gezeigt ist, werden insbesondere bei Schritten 241 bis 243
nacheinander MDth, MEGR, die korrigierte Abgas-O2-Konzentration
Cex-c(i-n1) und so weiter gelesen (das heißt die korrigierten
Abgas-O2-Konzentrationen vor dem n1-Zyklus), die in den letzten
Zyklen berechnet wurden, und bei einem Schritt 244 wird Cex-c(i-n1)
als die O2-Konzentration CEGR in dem EGR-Gas in den Speicher
gespeichert. Hierbei bezeichnet der Buchstabe n1 die
Strömungsverzögerung des Gases, und sie kann eine Konstante oder
eine Funktion von Ne sein. Zur Einfachheit kann Cex-c gerundet
werden. Um die Genauigkeit zu verbessern, kann n1 darüber hinaus
eine Funktion der letzten EGR-Gasmenge MEGR sein. Bei dem
spezifischen Verfahren wird das Volumen des EGR-Kanals 5 (oder
des EGR-Rohres) pro Zyklus mit der Gasdichte multipliziert und
durch die EGR-Gasmenge dividiert (der letzte Wert).
Nachfolgend werden bei einem Schritt 245 die O2-Konzentration Cm-
IN an einer Stelle, wo das Frischgas und das EGR-Gas gemischt
werden, sowie bei einem Schritt 246 die O2-Konzentration Cm-cld
des in den Zylinder strömenden Gases berechnet. Hierbei
bezeichnet der Buchstabe n2 die Strömungsverzögerung des Gases
und kann eine Konstante oder eine Funktion von Ne sein. Außerdem
kann Cm-IN gerundet werden.
Nachfolgend wird bei einem Schritt 247 eine Einlassluftmenge
Mcld in dem Zylinder gelesen. Bei einem Schritt 248 wird eine O2-
Menge O2-cld in dem Zylinder berechnet, indem das Produkt von
Mcld und Cm-cld erhalten wird.
Bei einem Schritt 250 wird eine modellgeschätzte Abgas-O2-
Konzentration Cex-mdl berechnet. Wie dies in der Fig. 10 gezeigt
ist, werden bei Schritten 251 bis 253 nacheinander die Mcld, die
O2-cld und die Befehlseinspritzung Qr gelesen. Bei einem Schritt
254 (das heißt die O2-Verbrauchsmengenberechnungseinrichtung)
wird die durch die Befehlseinspritzung Qr zu verbrauchende O2-
Menge berechnet. Der Buchstabe K1 (oder eine Konstante)
bezeichnen die pro Kraftstoffeinheit verbrauchte O2-Masse. Falls
das Verhältnis einer unvollständigen Verbrennung (zum Beispiel 1%
oder mehr) in Abhängigkeit der Verbrennungsart hoch ist, dann
kann jedoch eine Korrektur durchgeführt werden.
Bei einem Schritt 255 wird außerdem die modellgeschätzte Abgas-
O2-Konzentration Cex-mdl berechnet. Insbesondere wird die
restliche Sauerstoffmenge dadurch berechnet, dass eine
verbrauchte Sauerstoffmenge O2-qr von der O2-cld subtrahiert
wird. Die Cex-mdl kann dadurch berechnet werden, dass die
restliche Sauerstoffmenge durch die Summe der Einlassluftmenge
Mcld des Zylinders und der Kraftstoffmenge K2 × Qr dividiert
wird. Hierbei ist K2 eine Konstante, die die Kraftstoffdichte
angibt.
Die Fig. 11 zeigt eine Nebenroutine einer Verarbeitungsprozedur
beim Schritt 300. Bei einem Schritt 301 wird die
modellgeschätzte Abgas-O2-Konzentration Cex-mdl gelesen, die bei
dem vorherigen Schritt 255 berechnet wurde. Bei einem Schritt
202 wird eine Lernkorrektur CLERN gelesen, die bei dem späteren
Schritt 611 berechnet wurde. Bei einem Schritt 303 wird eine
geschätzte Abgas-O2-Konzentration Cex-s nach dem Lernvorgang
berechnet, indem die CLERN zu der Cex-mdl addiert wird.
Die Fig. 12A zeigt eine Nebenroutine einer Verarbeitungsprozedur
beim Schritt 400. Hierbei werden bei Schritten 401 bis 402 die
Ne und die Qr gelesen, und bei einem Schritt 403 wird eine Soll-
Abgas-O2-Konzentration Cex-trg aus der in der Fig. 12B gezeigten
Abbildung berechnet.
Da Ne = N1 und Qr = Q1 gemäß der Figur gilt, wird zum Beispiel
ein α durch die Abbildungsdatenwiedergewinnung berechnet.
Hierbei hat die Soll-Abgas-O2-Konzentration, wie sie in der
Abbildung eingetragen ist, einen Wert, der experimentell im
voraus so bestimmt wurde, dass die aus der Kraftmaschine 1
ausgelassene O2-Konzentration zufriedenstellende Emissionen,
einen zufriedenstellenden Kraftstoffverbrauch und ein
zufriedenstellendes Fahrverhalten jederzeit für jeden
Antriebsbereich ermöglicht. Nachfolgend wird bei einem Schritt
404 der bei dem Schritt 403 bestimmte Wert β als die Soll-Abgas-
O2-Konzentration Cex-trg in den Speicher gespeichert.
Die Fig. 13 zeigt eine Nebenroutine einer Verarbeitungsprozedur
bei dem Schritt 500. Hierbei werden bei Schritten 501 und 502
die geschätzte Abgas-O2-Konzentration Cex-s nach dem Lernvorgang
sowie die Soll-Abgas-O2-Konzentration Cex-trg gelesen, und bei
einem Schritt 503 wird eine Schwankung ΔCex von diesen beiden
berechnet.
Nachfolgend wird bei einem Schritt 504 die Befehlseinspritzung
eingegeben, und bei einem Schritt 505 wird bestimmt, ob die ΔCex
größer ist als 0. Für ΔCex < 0 das heißt wenn Cex-s größer ist
als Cex-trg wird die Einspritzung bei Schritten 506 bis 508
korrigiert.
Insbesondere wird bei einem Schritt 506 die Einlassluftmenge
Mcld in dem Zylinder eingegeben. Bei einem Schritt 507 wird eine
Einspritzkorrektur AQ so berechnet, dass sie mit der Soll-Abgas-
O2-Konzentration Cex-trg zusammenfällt. Hierbei kann die Formel
507 dadurch hergeleitet werden, dass die verbrauchte
Sauerstoffmenge O2-qr aus den Formeln des Schritts 254 und des
Schritts 255 eliminiert wird, und dass beide Seiten mit Qr
differenziert werden, unter der Annahme, dass Mcld << K2 × Qr ist.
Nachfolgend wird bei einem Schritt 508 eine korrigierte
Einspritzmenge Qc nach der Korrektur aus der
Befehlseinspritzmenge Qr und der Einspritzkorrektur ΔQ
berechnet. Außerdem wird die Einspritzmenge so geändert, dass
sie mit der Soll-Abgas-O2-Konzentration Cex-trg zusammenfällt.
Bei einem Schritt 509 wird die Soll-Abgas-O2-Konzentration Cex
trg daher als eine Abgas-O2-Konzentration Cex-c nach der
Einspritzkorrektur in den Speicher gespeichert.
Falls bei dem Schritt 505 ΔCex ≦ 0 gilt, dann wird die
Einspritzmenge andererseits bei den Schritten 510 bis 512
korrigiert. Wie bei den Schritten 506 bis 508 wird die
Einspritzmenge zu der Erhöhungsseite so korrigiert, dass die
Korrektur durch einen Koeffizienten α (= 0 bis 1) abgeschwächt
wird. Dies ist dadurch begründet, dass verhindert wird, dass das
Drehmoment größer wird als das durch den Fahrer geforderte
Drehmoment. Hierbei wird der Koeffizient α im voraus aus der
Beziehung zwischen den Emissionen und dem Fahrverhalten
angepasst. Der Koeffizient α ist klein, wenn das Fahrverhalten
dominant ist, er ist aber groß, wenn die Emissionen dominant
sind.
Die Vorgänge bei den Schritten 510 bis 512 werden im einzelnen
beschrieben. Bei dem Schritt 510 wird die Einlassluftmenge Mcld
eingegeben. Bei dem Schritt 511 wird dann die Einspritzkorrektur
ΔQ berechnet. Bei dem Schritt 512 wird die korrigierte
Einspritzmenge Qc aus der Befehlseinspritzmenge Qr und der
Einspritzkorrektur ΔQ berechnet. Bei dem Schritt 513 wird
außerdem die Abgas-O2-Konzentration Cex-c nach der
Einspritzkorrektur in den Speicher gespeichert. Bei dem Schritt
513 werden die geschätzte Abgas-O2-Konzentration Cex-s nach dem
Lernvorgang sowie die Soll-Abgas-O2-Konzentration Cex-trg durch
den Koeffizienten α intern dividiert.
Die Fig. 14 zeigt eine Nebenroutine einer Verarbeitungsprozedur
beim Schritt 600.
Hierbei werden bei Schritten 601 bis 604 nacheinander die Abgas-
O2-Konzentration Cex-c, die bei dem Schritt 500 nach der
Einspritzkorrektur berechnet wurde, der Abgabewert Cex-sensor
des O2-Sensors 12, die Qc und die Ne gelesen. Bei einem Schritt
605 wird der Lernbereich bestimmt. Ein Beispiel von diesem
Lernbereich ist in der Fig. 15 gezeigt.
Nachfolgend wird bei einem Schritt 606 der Lernwert (oder die
Lernkorrektur) aus dem Lernbereich gelesen, und bei Schritten
607 bis 609 wird bestimmt, ob der Zustand stationär ist oder
nicht. Jedoch ist diese Bestimmung nur ein Beispiel zum
Bestimmen des stationären Zustands.
Die Vorgänge bei den Schritten 607 bis 609 werden unter
Bezugnahme auf die Fig. 16 beschrieben. Hierbei sind Werte Q0,
Qc und t0 gemäß der Fig. 16 Bestätigungswerte, und sie können
durch Q0 = 3 mm3/st und t0 = 3 [s] veranschaulicht sein. Außerdem
gibt (60/Ne) × (2/Anzahl der Zylinder) bei Schritt 608 ein
Zeitintervall für jeden Einspritzzyklus an, und K1 bei dem
Schritt 610 gibt eine Integral-Konstante an (zum Beispiel 0,05).
Bei dem Schritt 607 wird aus einer Einspritzmenge Qc-start an
dem Start bestimmt, ob die Einspritzmenge innerhalb eines
vorbestimmten Bereiches (Qc-start - Q0 bis Qc-start + Qc) ist
oder nicht.
Bei dem Schritt 608 wird ein Zähler tc durch das Zeitintervall
für jeden Einspritzzyklus inkrementiert.
Bei dem Schritt 609 wird der stationäre Zustand dann bestimmt,
falls tc die vorbestimmte Zeit t0 überschreitet.
Falls die Antwort beim Schritt 607 NEIN ist, dann wird die
Einspritzmenge Qc bei dem Schritt 612 durch die Einspritzmenge
Qc-start bei dem Start ersetzt, und die Routine kehrt zu dem
START zurück, indem der Zähler tc (auf 0) bei dem Schritt 613
zurückgesetzt wird.
Die Inhalte der in der Fig. 4B gezeigten Hauptroutine werden nun
beschrieben.
Bei einem Schritt 1100 wird die Basis-EGRV-Steuerung (oder der
Basissteuerstrom des EGR-Ventils) entsprechend dem bisherigen
Antriebszustand der Kraftmaschine 1 berechnet.
Bei einem Schritt 1200 wird die Korrektur der Abgas-O2-F/B-
Korrektur (die als "F/B-Korrektur" abgekürzt wird) für die
Basis-EGRV-Steuerung berechnet.
Bei einem Schritt 1300 wird die EGRV-Steuerung durch Addieren
der F/B-Korrektur zu der Basis-EGRV-Steuerung bestimmt.
Nachfolgend werden nun die Inhalte der einzelnen Schritte im
Einzelnen beschrieben, die in der Hauptroutine gemäß der Fig. 4B
durchgeführt werden.
a) Die Fig. 17 zeigt eine Nebenroutine der Verarbeitungsprozedur
beim Schritt 1100.
Bei Schritten 1101 und 1102 werden die Werte Ne und Qr gelesen,
und bei einem Schritt 1103 wird die Basis-EGRV-Steuerung dann
aus der in der Fig. 17B gezeigten Abbildung berechnet. Für Ne =
N2 und Qr = Q2 gemäß der Fig. 4 wird der Wert α zum Beispiel aus
der Abbildungsdatenwiedergewinnung berechnet. Hierbei wird die
Basis-EGRV-Steuerung, die in der Abbildung eingetragen ist,
dadurch bestimmt, dass das EGRV-Verhältnis im Voraus
experimentell so festgelegt wird, dass die Emissionen, der
Kraftstoffverbrauch und das Fahrverhalten ideale Werte für alle
Antriebsbereiche der Kraftmaschine im Anfangszustand des
Steuersystems annehmen können.
Danach wird bei einem Schritt 1104 der Wert α, der bei dem
Schritt 1103 bestimmt wurde, als eine Basis-EGRV-Steuerung IEBSE
in den Speicher gespeichert.
b) Die Fig. 18 zeigt eine Nebenroutine einer
Verarbeitungsprozedur beim Schritt 1200.
Hierbei werden bei Schritten 1201 und 1202 die Soll-Abgas-O2-
Konzentration Cex-trg sowie die geschätzte Abgas-O2-Konzentration
Cex-s nach dem Lernvorgang gelesen, und bei dem Schritt 1203
wird die F/B-Menge IE02FB berechnet. Für diese Berechnung können
die allgemeine Proportional-Integral-Regelung (d. h. die PI-
Regelung) sowie die Zustands-F/B-Regelung verwendet werden.
c) Die Fig. 19 zeigt eine Nebenroutine einer
Verarbeitungsprozedur beim Schritt 1300. Hierbei werden bei
Schritten 1301 und 1302 die F/B-Menge IE02FB sowie die primäre
EGRV-Steuerung IEBSE gelesen, und bei einem Schritt 1303 werden
diese beiden dann addiert, um die endgültige EGRV-Steuerung
IEFIN zu bestimmen.
Bei dem bis jetzt beschriebenen gegenwärtigen System wird die
Abgas-O2-Konzentration für jeden Verbrennungsvorgang in dem
Zylinder auf der Grundlage der Einlassluftmenge MAFM, des
Einlassdrucks Pm und der Befehlseinspritzmenge Qr berechnet. Im
Vergleich mit jenem Fall, bei dem die Abgas-O2-Konzentration
durch den an dem Abgaskanal 4 angebrachten O2-Sensor 12 erfasst
wird, gibt es gemäß diesem Verfahren weder die Zeitverzögerung
des Abgases, die dann auftritt, bis es den Sensor 12 erreicht,
noch die Verzögerung der chemischen Reaktion des O2-Sensors 12
selbst, so dass die Abgas-O2-Konzentration genau geschätzt werden
kann.
Durch die Bildung der EGR-Steuerung oder der
Einspritzmengensteuerung entsprechend der geschätzten Abgas-O2-
Konzentration werden daher das Ansprechverhalten und die
Steuergenauigkeit insbesondere im Übergangszeitraum wesentlich
verbessert als in jenem Fall, bei dem die
Einspritzmengensteuerung oder die EGR-Steuerung auf der
Grundlage der Abgas-O2-Konzentration gebildet werden, die durch
den O2-Sensor 12 erfasst wird.
Die Fig. 20 zeigt eine Blockdarstellung der Steuerungsinhalte
für die ECU 13. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem ersten Ausführungsbeispiel (gemäß der Fig. 2) darin,
dass nicht die Soll-Abgas-O2-Konzentration sondern eine Grenz-
Abgas-O2-Konzentration als die Eingabe des
Einspritzkorrekturblocks verwendet wird. Falls sich die Abgas-O2-
Konzentration bei einer Beschleunigung oder dergleichen
verringert, dann vermehrt sich der Rauch, so dass die Grenz-
Abgas-O2-Konzentration den Grenzwert angibt. Der Rauch kann
reduziert werden, falls die Einspritzmenge so gesteuert wird,
dass sich die Abgas-O2-Konzentration nicht zu der fetteren Seite
versetzten kann (d. h., dass sie sich nicht zu der niedrigeren
Seite versetzen kann) als der Grenzwert.
Die Fig. 21A und 21B zeigen Flusskarten der Steuerprozeduren
der ECU 13, und diese Flusskarten unterscheiden sich bei einem
Schritt 400A und einem Schritt 500A von jenen des ersten
Ausführungsbeispiels (Fig. 4A und 4B).
Bei dem Schritt 400A wird die Grenz-Abgas-O2-Konzentration aus
der Abbildung bestimmt, die unter Verwendung der
Kraftmaschinendrehzahl Ne und dem zulässigen Rauch als Parameter
aufgezeichnet ist, wie dies in der Fig. 22 dargestellt ist.
Insbesondere wird der Rauch als eine Funktion der Drehzahl
ausgedrückt. Falls die Grenz-Abgas-O2-Konzentration als eine
Funktion der Drehzahl vorgesehen wird, dann kann die Genauigkeit
daher so stark verbessert werden, dass sich die Einspritzmenge
bis zu der gewünschten Rauchkonzentrationsgrenze vermehren kann.
Die Fig. 23 zeigt ein Beispiel der Abbildung. Diese Abbildung
unterscheidet sich von der Kraftmaschinenkurve jedoch nicht so
sehr, so dass sie in einfacher Weise verwendet werden kann.
Bei dem Schritt 500A wird diese Verarbeitungsprozedur (oder
Nebenroutine) in der Flusskarte gemäß der Fig. 24 gezeigt. Die
Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel (gemäß der Fig.
13) sind bei den Schritten 502A, 503A und 509A. Insbesondere
wird bei dem Schritt 502A die Grenz-Abgas-O2-Konzentration Cex
guard gelesen, die bei dem Schritt 400A bestimmt wurde, und bei
dem Schritt 503A wird die Schwankung ΔCex zwischen der Grenz-
Abgas-O2-Konzentration Cex-guard und der geschätzten Abgas-O2-
Konzentration Cex-s nach dem Lernvorgang berechnet.
Falls die ΔCex bei dem Schritt 509A größer ist als 0, dann wird
die Grenz-Abgas-O2-Konzentration Cex-guard dann als die Abgas-O2-
Konzentration Cex nach der Einspritzkorrektur in den Speicher
gespeichert.
Falls ΔCex ≦ 0 gilt, dann gilt α (Koeffizient) = 0. Infolgedessen
wird die Einspritzmenge nur an der fetteren Seite als die Grenz-
Abgas-O2-Konzentration korrigiert.
Ein Beispiel der Ereignisse bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist in der Fig. 25 dargestellt.
Bei der Steuerung des Ausführungsbeispiels beobachtete Signale
sind in der Fig. 25 gezeigt. Der erste Bereich (1) zeigt einen
Betätigungsgrad einer Beschleunigungsvorrichzung Acc. Der zweite
Bereich (2) zeigt die Befehlseinspritzmenge Qr. Der dritte
Bereich (3) zeigt den durch die Luftdurchsatzmessvorrichtung
erfassten Betrag. Der vierte Bereich (4) zeigt den Einlassdruck.
Der fünfte Bereich (5) zeigt die geschätzte Abgas-O2-
Konzentration nach der Lernkorrektur. Der sechste Bereich (6)
zeigt die Einspritzmenge nach der Korrektur. Der siebte Bereich
(7) zeigt die Rauchmenge.
Bei diesem Beispiel der Ereignisse wird jener Fall betrachtet,
bei dem die Beschleunigungsvorrichtung so betätigt wird, dass
die Kraftmaschine beschleunigt. Falls sich die geschätzte Abgas-
O2-Konzentration nach dem Lernvorgang zu der fetteren Seite
versetzt (oder zu der Seite der niedrigeren Abgas-O2-
Konzentration) als die Grenz-Abgas-O2-Konzentration, dann wird
die Einspritzmenge (6) so korrigiert, dass die Einspritzmenge
geringer ist als vor der Korrektur. Infolgedessen kann der Rauch
in dem Übergangszeitraum geringer als in jenem Fall werden, bei
dem die Einspritzmenge nicht korrigiert wird.
Das gegenwärtige Ausführungsbeispiel ist mit einer
Filtereinrichtung zum Korrigieren der Zeitverzögerung, bis die
Abgas-O2-Konzentration des aus dem Zylinder ausgelassenen Abgases
durch den O2-Sensor 12 erfasst, wird versehen.
Die Fig. 26 zeigt eine Blockdarstellung der Steuerungsinhalte
der ECU 13. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch abgewandelt,
dass Steuerungsblöcke 2000 und 2100 zu dem ersten
Ausführungsbeispiel hinzugefügt wurden und dass die Inhalte der
durch den Steuerblock 600 des ersten Ausführungsbeispieles
angegebenen Lernberechnungen geändert wurden, wobei sie durch
einen Steuerblock 2200 ersetzt wurden.
Hierbei sind die Steuerungsblöcke 200 bis 500 sowie 1100 bis
1300 identisch zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels, so dass
ihre Beschreibung weggelassen wird.
Zunächst werden die Verarbeitungsinhalte des (Filter-)Steuer
blocks 2000 unter Bezugnahme auf der in Fig. 27A gezeigte
Flusskarte beschrieben.
Bei dem Schritt 2001 wird die Abgas-O2-Konzentration Cex-c nach
der Einspritzmengenkorrektur gelesen, die bei dem vorstehend
beschriebenen Schritt 500 berechnet wurde.
Bei einem Schritt 20O2 werden die Werte Qc und Ne gelesen.
Bei einem Schritt 2003 werden eine Zeitkonstante TA sowie eine
Totzeit TB aus der Abbildung aus Qc und Ne bestimmt.
Hierbei werden die Zeitkonstante TA und die Totzeit TB oder die
Filterelemente im Voraus für jeden Betriebszustand der
Kraftmaschine 1 angepasst. Hierbei erfolgt die Einstellung
innerhalb eines Grenzbereiches von dem Zylinder bis zu O2-Sensor
12, so dass eine hochgenaue Einstellung nur durch das Filtern
mit der Zeitkonstante TA und der Totzeit TB erzielt werden kann.
Bei einem Schritt 2004 werden die Zeitkonstante TA und die
Totzeit TB, die bei dem Schritt 2003 bestimmt wurden, zum
Filtern der Zeitverzögerung, bis die Abgas-O2-Konzentration des
aus dem Zylinder ausgelassenen Abgases durch den O2-Sensor 12
erfasst wird, verwendet. Hierbei ist ein Beispiel gezeigt, bei
dem der Filtervorgang mit der Totzeit und der Verzögerung erster
Ordnung durchgeführt wird.
Hierbei bezeichnen Buchstaben fA beim Schritt 2004 eine Funktion
zum Filtern mit der Zeitkonstante TA und Totzeit TB, und zwar
eine zum Beispiel in der Fig. 27B gezeigte Übertragungsfunktion.
Hierbei werden die Verarbeitungsinhalte des Steuerblocks 2100
(zum Bestimmen der Lernunterbindung) unter Bezugnahme auf die in
der Fig. 28 gezeigte Flusskarte beschrieben.
Bei einem Schritt 2101 wird die Abgas-O2-Konzentration Cex-c nach
der Einspritzmengenkorrektur gelesen.
Bei einem Schritt 2102 wird die gelesene Abgas-O2-Konzentration
Cex-c differenziert. Die Art und Weise beim Differenzieren kann
durch eine Schwankung ersetzt werden, bei der die Änderung
innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode durch die Zeit
dividiert wird. Die Schwankung erzeugt jedoch wahrscheinlich
Lärm, und der Schwankungswert kann gerundet werden.
Bei einem Schritt 2103 wird bestimmt, ob der Absolutwert |ΔCex-c|
des differenzierten Wertes, der bei dem Schritt 2102 bestimmt
wurde, größer ist als ein vorbestimmter Wert Cex-max oder nicht.
Hierbei wird dieser vorbestimmte Wert Cex-max durch die
erforderliche Filtergenauigkeit bestimmt, die zum Beispiel 5%/s
beträgt.
Bei einem Schritt 2104 wird eine Lernunterbindungsmarke
eingeschaltet (EIN), falls der Wert |ΔCex-c| größer ist als der
vorbestimmte Wert (nämlich wenn die Bestimmungsantwort JA ist)
und die Filtergenauigkeit nicht gewährleistet werden kann.
Bei einem Schritt 2105 wird die Lernunterbindungsmarke
ausgeschaltet (AUS), falls der Wert |ΔCex-c| kleiner ist als der
vorbestimmte Wert (wenn nämlich die Bestimmungsantwort NEIN
ist).
Nun werden die Verarbeitungsinhalte des Steuerblocks 2200 (für
Lernberechnungen) unter Bezugnahme auf die in der Fig. 29
gezeigte Flusskarte beschrieben.
Bei Schritten 2201 bis 2204 werden nacheinander der Wert Cex-cc,
der bei dem Schritt 2004 gefiltert wurde, der Abgabewert Cex
sensor des O2-Sensors 12 sowie die Werte Qc und Ne gelesen.
Bei einem Schritt 2205 wird der Lernbereich aus der Abbildung
bestimmt (unter Bezugnahme auf die Fig. 15).
Bei einem Schritt 2206 wird ein Lernwert (oder eine
Lernkorrektur) aus dem Lernbereich gelesen.
Bei einem Schritt 2207 wird die Lernunterbindungsmarke auf der
Grundlage der verarbeiteten Ergebnisse der Schritte 2104 und
2105 bestimmt.
Bei einem Schritt 2208 wird eine integrierte Abmagerung aus dem
gemessenen Wert Cex-sensor der Abgas-O2-Konzentration und dem
Wert Cex-cc (oder der geschätzten Abgas-O2-Konzentration an der
Sensorposition) nach dem Filtervorgang durchgeführt, wenn die
Lernunterbindungsmarke AUS ist.
Bei einem Schritt 2209 wird der bei dem Schritt 2208 integriert
gelernte Wert als ein Lernwert CLEARN (X) aktualisiert.
Bei dem vorstehend beschriebenen gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel wird der Lernwert aus dem Vergleich zwischen
der geschätzten Abgas-O2-Konzentration nach dem Filtervorgang und
dem Abgabewert des O2-Sensors berechnet, so dass eine hochgenaue
Lernsteuerung auch in dem Übergangszeitraum verwirklicht werden
kann.
Jedoch tritt ein Fehler bei dem Filtern dann auf, wenn sich das
Signal der Abgas-O2-Konzentration plötzlich ändert. In dem
Zustand, wenn die Änderungsrate der geschätzten Abgas-O2-
Konzentration nicht geringer ist als ein vorbestimmter Wert (d. h.
falls bei dem Schritt 2103 bestimmt wird, dass der Wert
ΔCex-c| größer ist als der vorbestimmte Wert), kann daher die
Genauigkeit des Filtervorgangs nicht gewährleistet werden, so
dass der Lernvorgang in dem Übergangszustand innerhalb eines
vorbestimmten Bereiches verwirklicht werden kann, indem das
Aktualisieren der Lernkorrektur unterbunden wird.
Das gegenwärtige Ausführungsbeispiel veranschaulicht ein
Verfahren zum Erfassen der Totzeit und der Zeitkonstante, bis
das aus dem Zylinder ausgelassene Abgas den O2-Sensor 12
erreicht, aus dem Abgabewert des O2-Sensors 12 in dem Zeitraum,
wenn sich die Einspritzmenge in dem stationären Zustand fein
ändert. Diese Verarbeitungsprozedur ist in der Flusskarte der
Fig. 30A gezeigt.
Bei einem Schritt 3000 wird der stationäre Zustand bestimmt.
Diese Bestimmung wird (gemäß der Fig. 30B) in Abhängigkeit
dessen durchgeführt, ob der vorstehend erwähnte |ΔCex-c| nicht
größer ist als ein vorbestimmter Wert A in einer vorbestimmten
Zeitperiode t0 oder nicht. Ein anderes Verfahren kann davon
abhängen, dass die Änderungsbreite der Einspritzmenge in einer
vorbestimmten Zeitperiode innerhalb eines vorbestimmten Wertes
ist und dass die Änderungsbreite der Drehzahl innerhalb eines
vorbestimmten Wertes ist.
Bei einem Schritt 3001 wird die Einspritzmenge um eine kleine
Menge vermehrt (unter Bezugnahme auf die Fig. 30C). Hierbei
beeinflusst die Vermehrung das Drehmoment, falls dieses zu hoch
ist, und sie kann zum Beispiel 1 mm3/st betragen.
Bei einem Schritt 3002 wird (unter Bezugnahme auf die Fig. 30D)
die verstrichene Zeit t1 erfasst, bis der |ΔCex-c| einen
vorbestimmten Wert B erreicht, nachdem die Einspritzmenge
vermehrt wurde. Diese Zeit t1 ist eine Totzeit, bis die Änderung
der Abgas-O2-Konzentration in dem Zylinder infolge der Änderung
der Einspritzmenge durch den O2-Sensor 12 erfasst wird.
Bei einem Schritt 3003 wird (unter Bezugnahme auf die Fig. 30 E)
die verstrichene Zeit t2 erfasst, bis der |ΔCex-c| einen
vorbestimmten Wert C erreicht, nachdem die Einspritzmenge
vermehrt wurde.
Bei einem Schritt 3004 werden die Werte der
Zeitkonstantenabbildung und der Totzeitabbildung, die im Voraus
angepasst wurden, von t2 und (t2-t1) korrigiert. Obwohl das
Korrekturverfahren weggelassen ist, kann es durch ein Verfahren
unter Verwendung des Verhältnisses zwischen dem Wert der
Totzeitabbildung und dem Wert t1 als ein Korrektureffizient
veranschaulicht werden. Hierbei ist der Wert (t2-t1) eine
Erfassung der Totzeit des O2-Sensors 12.
Die Filterelemente, d. h. die Totzeit und die Zeitkonstante,
werden im Voraus für jeden Betriebszustand der Kraftmaschine 1
angepasst, aber es ist erwünscht, dass sie während der Fahrt
korrigiert werden, da die Kraftmaschine 1 und der O2-Sensor 12
Streuungen haben. Gemäß dem Verfahren des gegenwärtigen
Ausführungsbeispiels ist es im Gegensatz dadurch durch feines
Ändern der Einspritzmenge in dem stationären Zustand zum feinen
Ändern der Abgas-O2-Konzentration möglich, zu erfassen, welche
Verzögerung der O2-Sensor 12 als Reaktion darauf zeigt. Daher
kann die Filtergenauigkeit verbessert werden, wie dies bei dem
dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist, um einen
hochgenauen Lernvorgang während der Übergangszeit zu
verwirklichen.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 31 ist
der Abgaskanal 4 mit einem Katalysator 18 oder einem
Dieselpartikelfilter versehen, und der O2-Sensor 12 ist an der
stromabwärtigen Seite des Katalysators 18 angeordnet.
Da der O2-Sensor 12 an der stromabwärtigen Seite des Katalysators
18 angeordnet ist, wirkt dieser Katalysator 18 als ein
Druckverlustelement, so dass der Druck in der Nähe des Sensors
ansteigt. Dieser Druckanstieg bewirkt ein Problem dahingehend,
dass die Erfassungsgenauigkeit des O2-Sensors 12 abfällt.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird die Abgas-O2-
Konzentration im Gegensatz dazu zeitlich abgestimmt mit hoher
Genauigkeit geschätzt, und der Filtervorgang wird ausgeführt, um
die Verzögerung von dem Zylinder bis zu dem O2-Sensor 12 zu
korrigieren. Auch wenn der O2-Sensor 12 an der stromabwärtigen
Seite des Katalysators 18 angeordnet ist, kann der Abgabewert
des O2-Sensors 12 daher für die Lernkorrektur hochgenau verwendet
werden.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird eine
Nacheinspritzung für die Katalysatorsteuerung ausgeführt, und
deren Verarbeitungsprozedur ist in der Flusskarte gemäß der Fig.
32 gezeigt.
Hierbei werden die Vorgänge bei diesem Ausführungsbeispiel in
oder vor dem Schritt 2101 ausgeführt, der in der Fig. 28 gezeigt
ist (d. h. zwischen START und dem Schritt 2101).
Bei dem Schritt 3101 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Periode
verstrichen ist oder nicht, nachdem die Nacheinspritzung
ausgeführt wurde.
Bei einem Schritt 3102 wird die Lernunterbindungsmarke
ausgeschaltet (AUS), falls die vorbestimmte Periode verstrichen
ist (d. h. die Bestimmungsantwort ist NEIN). Auch nach dem Ende
der Nacheinspritzung kann der in dem Katalysator verbleibende
unverbrannte Kraftstoff seine Oxidierung fortsetzen. Daher ist
die Lerngenauigkeit verbessert, falls das Aufheben oder das
Ausschalten der Lernunterbindungsmarke bewirkt wird, wenn eine
vorbestimmte Zeitperiode nach dem Ende der Nacheinspritzung
verstreicht.
Bei einem Schritt 3103 wird die Lernunterbindungsmarke
eingeschaltet (EIN), falls die vorbestimmte Periode nicht
verstrichen ist (d. h. wenn die Bestimmungsantwort JA ist).
Hierbei kann das gegenwärtige Ausführungsbeispiel auch in jenem
Fall angewendet werden, bei zwar dem keine Nacheinspritzung aber
eine Zugabe in das Kraftstoffabgasrohr durchgeführt wird. Bei
dieser Zugabe in das Kraftstoffabgasrohr wird der Kraftstoff in
das Innere des Abgaskanals 4 von einem Kraftstoffzugabeventil 19
zugegeben, das in dem Abgaskanal 4 angeordnet ist, wie dies in
der Fig. 31 gezeigt ist.
Falls die Nacheinspritzung oder die Zugabe in das
Kraftstoffabgasrohr somit ausgeführt werden, können die
Kraftstoffkomponenten die Erfassungsgenauigkeit des O2-Sensor 12
verschlechtern. Falls die chemische Reaktion in dem Katalysator
18 durch die Kraftstoffzugabe so aktiviert wird, dass die
Katalysatortemperatur so ansteigt, dass Ruß in dem Katalysator
18 verbrannt wird, dann wird die Abgas-O2-Konzentration nahe dem
O2-Sensor 12 außerdem anders als beim Zeitpunkt des Auslassens
aus dem Zylinder. Infolgedessen kann die Genauigkeit der
Lernsteuerung kaum gehalten werden. Im Fall dieser
Katalysatorsteuerungen kann daher ein fehlerhafter Lernvorgang
dadurch verhindert werden, dass das Aktualisieren des Lernwerts
(oder der Lernkorrektur) unterbunden wird, bis eine vorbestimmte
Periode verstrichen ist.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird die Lernkorrektur
dann unterbunden, wenn auf der Grundlage des Absolutwerts des
Lernwerts bestimmt wird, dass der O2-Sensor 12 eine Fehlfunktion
hat. Diese Verarbeitungsprozedur ist in der Flusskarte der Fig.
33 gezeigt.
Hierbei wird die Prozedur des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels
nach dem Schritt 611 ausgeführt, der in der Fig. 14 gezeigt ist.
Bei einem Schritt 3201 wird bestimmt, ob der Absolutwert des
Lernwerts, der bei dem Schritt 611 aktualisiert wurde, größer
ist als ein vorbestimmter Wert C ERROR-MAX oder nicht.
Bei einem Schritt 3202 wird die O2-Sensorfehlfunktionsmarke
eingeschaltet (EIN), wenn der Absolutwert des Lernwerts größer
ist als der vorbestimmte Wert (oder wenn die Bestimmungsantwort
JA ist).
Bei einem Schritt 3203 wird der Lernwert CLEARN (X) auf Null
reduziert, so dass er nicht zurückgegeben werden kann. Der
Lernwert kann außerdem nicht in den Steuerblock 300
zurückgegeben werden, der in der Fig. 26 gezeigt ist.
Der O2-Sensor 12 soll sein Sensorelement auf eine Temperatur von
600 bis 800°C halten, um so eine Erfassungsgenauigkeit zu
halten. Außerdem kann das Sensorelement gestört oder zerstört
werden, wenn es mit Wasser benetzt wird. In diesen Fällen tritt
ein Problem dahingehend auf, dass ein fehlerhafter Wert gelernt
wird. Wenn der Absolutwert des Lernwerts größer ist als der
vorbestimmte Wert, dann wird daher eine Fehlfunktion des O2-
Sensors 12 bestimmt, um so die Lernkorrektur zu unterbinden.
Zwar enthält die geschätzte Abgas-O2-Konzentration einen
Modellfehler, aber die Genauigkeit wird gewährleistet.
Infolgedessen kann die Steuerung durch den geschätzten
Modellwert auch dann verwirklicht werden, wenn die Lernkorrektur
durch die Fehlfunktion O2-Sensors 12 unterbunden wird. Es ist
daher möglich, irgendeinen bedenklichen Einfluss auf die EGR-
Steuerung oder die Einspritzsteuerung mittels der Abgas-O2-
Konzentration zu verhindern.
Bei den vorherigen Ausführungsbeispielen wurde die vorliegende
Erfindung auf die Dieselkraftmaschine 1 angewendet, aber sie
kann auch auf einen Benzinmotor mit dem EGR-System angewendet
werden.
Eine O2-Menge in Einlassluft (240) wird auf cer Grundlage von
Frischluft (220) und einem EGR-Gas (230) bestimmt. Eine
verbrauchte O2-Menge (254) wird mit einer Befehlseinspritzmenge
Qr bestimmt. Dann wird die verbrauchte O2-Menge von der O2-Menge
in der Einlassluft subtrahiert, um so eine Abgas-O2-Menge zu
erhalten. Eine Abgas-O2-Konzentration (255) wird auf der
Grundlage der Abgas-O2-Menge geschätzt. Gemäß der Erfindung gibt
es weder eine Zeitverzögerung für das Abgas:bis zum Erreichen
eines O2-Sensors noch eine Verzögerung der chemischen Reaktion in
dem O2-Sensor. Daher kann die Abgas-O2-Konzentration verglichen
mit jenem Fall hochgenau geschätzt werden, bei dem die Abgas-O2-
Konzentration durch den O2-Sensor erfasst wird.
Claims (16)
1. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem
EGR-System zum Rückführen eines Teils eines Abgases zu einem
Einlass, wobei das System Folgendes aufweist:
eine Einlassmesseinrichtung (7) zum Messen einer in einen Einlasskanal gesaugten Einlassluftmenge;
einen Einlassdrucksensor (10) zum Erfassen eines Einlassdrucks in dem Einlasskanal;
eine Befehlseinspritzmengeberechnungseinrichtung (100) zum Berechnen einer Befehlseinspritzmenge auf der Grundlage von zumindest einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine;
eine Abgas-O2-Konzentrationsschätzeinrichtung (200) zum Schätzen einer Abgas-O2-Konzentration von jedem Verbrennungsvorgang in einem Zylinder unter Verwendung eines Einlassluftdurchsatzsignals, das von der Einlassmesseinrichtung abgegeben ist, eines Einlassdrucksignals, das von dem Einlassdrucksensor abgegeben ist, und von Befehlseinspritzmengeninformationen, die durch die Befehlseinspritzmengenberechnungseinrichtung berechnet sind; und
eine Einrichtung zum Steuern und/oder Pegeln von zumindest einem EGR-Ventil (6) des EGR-Systems oder einer Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der geschätzten Abgas-O2- Konzentration, die durch die Abgas-O2- Konzentrationsschätzeinrichtung geschätzt ist.
eine Einlassmesseinrichtung (7) zum Messen einer in einen Einlasskanal gesaugten Einlassluftmenge;
einen Einlassdrucksensor (10) zum Erfassen eines Einlassdrucks in dem Einlasskanal;
eine Befehlseinspritzmengeberechnungseinrichtung (100) zum Berechnen einer Befehlseinspritzmenge auf der Grundlage von zumindest einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine;
eine Abgas-O2-Konzentrationsschätzeinrichtung (200) zum Schätzen einer Abgas-O2-Konzentration von jedem Verbrennungsvorgang in einem Zylinder unter Verwendung eines Einlassluftdurchsatzsignals, das von der Einlassmesseinrichtung abgegeben ist, eines Einlassdrucksignals, das von dem Einlassdrucksensor abgegeben ist, und von Befehlseinspritzmengeninformationen, die durch die Befehlseinspritzmengenberechnungseinrichtung berechnet sind; und
eine Einrichtung zum Steuern und/oder Pegeln von zumindest einem EGR-Ventil (6) des EGR-Systems oder einer Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der geschätzten Abgas-O2- Konzentration, die durch die Abgas-O2- Konzentrationsschätzeinrichtung geschätzt ist.
2. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß
Anspruch 1,
wobei die Abgas-O2-Konzentrationsschätzeinrichtung (200) eine O2-
Verbrauchsmengenberechnungseinrichtung (254) zum Berechnen einer
O2-Menge hat, die hinsichtlich der Befehlseinspritzmenge zu
verbrauchen ist.
3. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß
Anspruch 1 oder 2,
wobei die Abgas-O2-Konzentrationschätzeinrichtung (200) die O2-
Menge des Abgases unter Verwendung einer O2-Menge der in den
Einlasskanal gesaugten Frischluft und einer O2-Menge des EGR-
Gases berechnet.
4. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß
Anspruch 3,
wobei die Abgas-O2-Konzentrationsschätzeinrichtung die O2-Menge
in dem EGR-Gas unter Verwendung des geschätzten Wertes der
letzten Abgas-O2-Konzentration berechnet, die vorher berechnet
wurde.
5. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 4, das des weiteren Folgendes aufweist:
einen O2-Sensor (12), der in einem Abgaskanal zum Erfassen der tatsächlichen Abgas-O2-Konzentration angeordnet ist; und
eine Lerneinrichtung (600) zum Steuern und/oder Regeln des geschätzten Wertes der Abgas-O2-Konzentration derart, dass der geschätzte Wert mit dem Abgabewert von dem O2-Sensor zusammenfällt.
einen O2-Sensor (12), der in einem Abgaskanal zum Erfassen der tatsächlichen Abgas-O2-Konzentration angeordnet ist; und
eine Lerneinrichtung (600) zum Steuern und/oder Regeln des geschätzten Wertes der Abgas-O2-Konzentration derart, dass der geschätzte Wert mit dem Abgabewert von dem O2-Sensor zusammenfällt.
6. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 4, das des weiteren Folgendes aufweist:
einen O2-Sensor (12), der in einem Abgaskanal zum Erfassen der tatsächlichen Abgas-O2-Konzentration angeordnet ist;
eine Filtereinrichtung (2000) zum Korrigieren einer Zeitverzögerung, bis die Abgas-O2-Konzentration des aus dem Zylinder ausgelassenen Abgases durch den O2-Sensor erfasst wird; und
eine Lerneinrichtung (2202) zum Berechnen einer Lernkorrektur derart, dass der geschätzte Wert der Abgas-O2- Konzentration mit dem Abgabewert von dem O2-Sensor nach dem Filtern durch die Filtereinrichtung zusammenfällt, um so den geschätzten Wert der Abgas-O2-Konzentration mit der Lernkorrektur zu korrigieren.
einen O2-Sensor (12), der in einem Abgaskanal zum Erfassen der tatsächlichen Abgas-O2-Konzentration angeordnet ist;
eine Filtereinrichtung (2000) zum Korrigieren einer Zeitverzögerung, bis die Abgas-O2-Konzentration des aus dem Zylinder ausgelassenen Abgases durch den O2-Sensor erfasst wird; und
eine Lerneinrichtung (2202) zum Berechnen einer Lernkorrektur derart, dass der geschätzte Wert der Abgas-O2- Konzentration mit dem Abgabewert von dem O2-Sensor nach dem Filtern durch die Filtereinrichtung zusammenfällt, um so den geschätzten Wert der Abgas-O2-Konzentration mit der Lernkorrektur zu korrigieren.
7. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß
Anspruch 6,
wobei das Aktualisieren der Lernkorrektur in jenem Zustand
unterbunden wird, bei dem die Änderungsrate der geschätzten
Abgas-O2-Konzentration nicht geringer ist als ein vorbestimmter
Wert (2100).
8. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß
Anspruch 6 oder 7,
wobei die Totzeit und die Zeitkonstante, bis das aus dem
Zylinder ausgelassene Abgas den O2-Sensor erreicht, aus dem
Abgabewert von dem O2-Sensor erfasst werden, wenn sich die
Einspritzmenge in einem stationären Zustand fein geändert hat
(2003).
9. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 6 bis 8,
wobei der Abgaskanal mit einem Katalysator (18) versehen ist, und
wobei der O2-Sensor (12) an der stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist.
wobei der Abgaskanal mit einem Katalysator (18) versehen ist, und
wobei der O2-Sensor (12) an der stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist.
10. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 6 bis 9,
wobei das Aktualisieren der Lernkorrektur unterbunden wird, wenn
eine Zugabe des Kraftstoffes in ein Abgasrohr oder wenn eine
Nacheinspritzung für die Katalysatorsteuerung durchgeführt wird
(3101).
11. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 6 bis 10,
wobei eine Fehlfunktion des O2-Sensors bestimmt wird (3201), wenn
der Absolutwert der Lernkorrektur nicht geringer ist als ein
vorbestimmter Wert.
12. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß
Anspruch 11,
wobei die Lernkorrektur durch die Lerneinrichtung unterbunden
wird (3203), wenn die Fehlfunktion des O2-Sensors bestimmt ist.
13. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 12, das des weiteren Folgendes aufweist:
eine EGR-Steuereinrichtung (1100, 1200, 1300) zum Regeln des EGR-Ventils derart, dass der geschätzte Wert der Abgas-O2- Konzentration mit dem Sollwert zusammenfällt, wobei die Einrichtung für jeden Antriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine einen Sollwert der Abgas-O2- Konzentration aufweist.
eine EGR-Steuereinrichtung (1100, 1200, 1300) zum Regeln des EGR-Ventils derart, dass der geschätzte Wert der Abgas-O2- Konzentration mit dem Sollwert zusammenfällt, wobei die Einrichtung für jeden Antriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine einen Sollwert der Abgas-O2- Konzentration aufweist.
14. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 12,
wobei die Befehlseinspritzmenge durch eine Neuberechnung der
Einspritzmenge (500) so korrigiert wird, dass der geschätzte
Wert der Abgas-O2-Konzentration in der Berechnungszeit unter
Verwendung der Befehlseinspritzmenge mit einem vorbestimmten
Sollwert zusammenfällt.
15. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 12,
wobei die Befehlseinspritzmenge mit einer Obergrenze (400A)
festgelegt ist, so dass der geschätzte Wert der Abgas-O2-
Konzentration in der Berechnungszeit unter Verwendung der
Befehlseinspritzmenge einen vorbestimmten Grenzwert an der Fett-
Seite nicht überschreitet.
16. Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß
Anspruch 15,
wobei der Grenzwert an der Fett-Seite eine Funktion (400A) von
zumindest einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist.
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