DE10208424B4

DE10208424B4 - Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE10208424B4
Application number: DE10208424.6A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kobayashi; Hiroshi Haraguchi; Toshio Kondo; Sumiko Kohira
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: DE10208424A1; JP4284906B2; JP2002327634A

Abstract

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 Regeln 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem 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 (2200) 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.

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.
Aus der JP 2000 110 626 A ist ein Steuersystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
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.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Steuersystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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.
Das Steuersystem weist des weiteren Folgendes auf: 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.
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 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-Konzentration 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 Abgase-O₂-Konzentration für jeden Einspritzvorgang so gesteuert werden, dass die Steuerbarkeit der Abgas-O₂-Konzentration zum Verbessern der Emissionen 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:
1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Steuersystems einer Dieselkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Blockdarstellung des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt eine Blockdarstellung eines Luftsystems mit verschiedenen Symbolen, die zum Erläutern des Steuersystems des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden;
4A und 4B zeigen Flusskarten von Steuerprozeduren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Bestimmen einer Abgas-O₂-Konzentration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines Gasstromes in einem Zylinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines Frischluftstromes in einem Krümmer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines EGR-Gasstromes in dem Krümmer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
9 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen eines O₂-Stromes in dem Zylinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
10 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen einer Abgas-O₂-Konzentration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
11 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Bestimmen einer geschätzten Abgas-O₂-Konzentration nach einem Lernvorgang gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
12A zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Bestimmen einer Soll-Abgas-O₂-Konzentration, und 12B zeigt eine Abbildung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
13 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Korrigieren einer Einspritzmenge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
14 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Lernen und Berechnen eines Modellfehlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
15 zeigt eine Abbildung eines Lernbereiches gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
16 zeigt eine Darstellung zum Erläutern eines stationären Zustands gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
17A zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen einer Basis-EGRV-Steuerung, und 17B zeigt eine Abbildung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
18 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen einer Abgas-O₂-F/B-Korrektur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
19 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Berechnen einer endgültigen EGRV-Steuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
20 zeigt eine Blockdarstellung eines Steuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
21A und 21B zeigen Flusskarten einer Steuerprozedur gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
22 zeigt eine Darstellung eines Blockes zum Bestimmen einer Grenz-Abgas-O₂-Konzentration gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
23 zeigt eine Abbildung einer Beziehung zwischen einer Abgas-O₂-Konzentration, der Drehzahl der Kraftmaschine und einer Rauchmenge;
24 zeigt eine Flusskarte einer Prozedur zum Korrigieren der Einspritzmenge gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
25 zeigt eine Zeitkarte eines Steuerergebnisses gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
26 zeigt eine Blockdarstellung eines Steuersystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
27A zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur eines Filtervorgangs gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
27B zeigt eine Übertragungsfunktion gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
28 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur einer Lernunterbindungsbestimmung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
29 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur einer Lernberechnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
30A zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur zum Bestimmen einer Totzeit und einer verstrichenen Zeit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
30B bis 30E zeigen erläuternde Darstellungen gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
31 zeigt schematisch eine Blockdarstellung eines Steuersystems einer Dieselkraftmaschine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
32 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
33 zeigt eine Flusskarte einer Verarbeitungsprozedur gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird hierbei ein Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei die Erfindung auf eine Dieselkraftmaschine angewendet wird. Die 1 zeigt eine Darstellung eines Gesamtaufbaus eines Steuersystems einer Dieselkraftmaschine 1. Zunächst wird der Gesamtaufbau des Systems unter Bezugnahme auf die 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 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 3 zeigt eine Darstellung eines Luftsystems, wobei verschiedene Symbole zum Erläutern der Steuerungsinhalte des gegenwärtigen Systems verwendet werden, und die 4A und 4B zeigen Flusskarten von Steuerprozeduren der ECU 13.
Hierbei wird die in der 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 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 4A gezeigt ist.
Zunächst werden die Inhalte der in der 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 4A durchgeführt werden. Die 5 zeigt eine Nebenroutine der Verarbeitungsprozedur des Schritts 200, und die einzelnen Verarbeitungsprozeduren der in der 5 gezeigten einzelnen Schritte werden in einzelnen Flusskarten gemäß den 6 bis 10 dargestellt.
Bei einem Schritt 210 wird eine Luftmenge Mcld in dem Zylinder berechnet. Unter Bezugnahme auf die 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 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 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 = ΔP·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 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 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 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 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 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 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 ΔQ 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 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 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 16 beschrieben. Hierbei sind Werte Q0, Qc und t0 gemäß der 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 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 4B durchgeführt werden.

a) Die 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 17B gezeigten Abbildung berechnet. Für Ne = N2 und Qr = Q2 gemäß der 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 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 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 entgültige 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.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Die 20 zeigt eine Blockdarstellung der Steuerungsinhalte für die ECU 13. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel (gemäß der 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 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 (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 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 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 24 gezeigt. Die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel (gemäß der 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 ≤ O 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 25 dargestellt.
Bei der Steuerung des Ausführungsbeispiels beobachtete Signale sind in der 25 gezeigt. Der erste Bereich (1) zeigt einen Betätigungsgrad einer Beschleunigungsvorrichtung 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.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
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 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-)Steuerblocks 2000 unter Bezugnahme auf der in 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 2002 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 27B gezeigte Übertragungsfunktion.
Hierbei werden die Verarbeitungsinhalte des Steuerblocks 2100 (zum Bestimmen der Lernunterbindung) unter Bezugnahme auf die in der 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 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 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.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
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 30A gezeigt.
Bei einem Schritt 3000 wird der stationäre Zustand bestimmt. Diese Bestimmung wird (gemäß der 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 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 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 30E) 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.
[Fünftes Ausführungsbeispiel]
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel gemäß der 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.
[Sechstes Ausführungsbeispiel]
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird eine Nacheinspritzung für die Katalysatorsteuerung ausgeführt, und deren Verarbeitungsprozedur ist in der Flusskarte gemäß der 32 gezeigt.
Hierbei werden die Vorgänge bei diesem Ausführungsbeispiel in oder vor dem Schritt 2101 ausgeführt, der in der 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 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.
[Siebtes Ausführungsbeispiel]
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 33 gezeigt.
Hierbei wird die Prozedur des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels nach dem Schritt 611 ausgeführt, der in der 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 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 verwirklich 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 der 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

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 Regeln 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem 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 (2200) 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.
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.
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.
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.
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, 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).
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, 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).
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abgaskanal mit einem Katalysator (18) versehen ist, und wobei der O₂-Sensor (12) an der stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist.
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, 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).
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Fehlfunktion des O₂-Sensors bestimmt wird (3201), wenn der Absolutwert der Lernkorrektur nicht geringer ist als ein vorbestimmter Wert.
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 9, wobei die Lernkorrektur durch die Lerneinrichtung unterbunden wird (3203), wenn die Fehlfunktion des O₂-Sensors bestimmt ist.
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, 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.
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, 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.
Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 13, wobei der Grenzwert an der Fett-Seite eine Funktion (400A) von zumindest einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist.