DE10214722A1 - Regler für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Berechnungseinrichtung (1) für das erforderliche angezeigte Drehmoment berechnet das erforderliche angezeigte Drehmoment, das durch die Verbrennung einer Brennkraftmaschine erzeugt werden soll auf der Grundlage einer durch den Fahrer betätigten Gaspedalposition oder dergleichen. Eine Berechnungseinrichtung für die erforderliche Luftdurchflussrate berechnet eine erforderliche Luftdurchflussrate auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen. Eine Berechnungseinrichtung (4) für den Soll-Ansaugdruck berechnet einen Soll-Ansaugdruck auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate oder dergleichen. Eine Reguliereinrichtung (3) für eine minimale Luftdurchflussrate reguliert die erforderliche Luftdruchflussrate auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert. Eine Berechnungseinrichtung (5) für den Soll-Drosselwinkel berechnet einen Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate und des Soll-Ansaugdrucks. Eine Antriebseinrichtung (6) für die Drosselklappe treibt eine Drosselklappe an, um einzurichten, dass ein Ist-Drosselwinkel mit dem Soll-Drosselwinkel übereinstimmt. Selbst wenn Eigenschaften zwischen einem Drosselwinkel und einer Luftdurchflussrate sich unter Produkten auf Grund von Herstellungsänderungen der Systeme oder dergleichen ändern, kann der Soll-Drosselwinkel mit hoher Genauigkeit berechnet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Regler für eine Brennkraftmaschine, bei der ein sog. elektronisches Drosselsystem zum elektronischen Steuern des Drosselwinkels montiert ist.

Eine Brennkraftmaschine mit einem elektronischen Drosselsystem dieser Art soll die Fahrbarkeit mit einem hohen Ansprechverhalten eines Gaspedalvorgangs des Fahrers verwirklichen. Das Dokument JP-A-10-103116 offenbart das folgende Verfahren. Zunächst wird eine erforderliche Luftströmungsrate (Durchflussrate der zu einem Motor zuzuführenden Luft) unter Verwendung eines Ansaugsystemmodells berechnet und ein Ist-Ansaugdruck wird durch einen Ansaugdrucksensor erfasst. Ein Solldrosselwinkel wird auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate und des Ist- Ansaugdrucks berechnet und ein Motor wird angetrieben, um zu veranlassen, dass ein Ist-Drosselwinkel mit dem Soll- Drosselwinkel übereinstimmt.

Eine Luftdurchflussratencharakteristik, die durch den Drosselwinkel und den Ansaugdruck bestimmt ist, ist beispielsweise in Fig. 6 gezeigt. Die Charakteristiken der Produkte ändern sich jedoch in Abhängigkeit von einer Kombination der Komponenten eines Systems, einer Kombination der Teile und dergleichen. Die Änderungen werden als individuelle Unterschiede oder Produktfehler bezeichnet. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wenn beispielsweise eine Änderung derart ist, dass eine Luftdurchflussrate bei einem vorgegebenen Drosselwinkel höher ist als ein Konstruktionswert, wird folglich die Ist-Durchflussrate der in einem Ansaugkrümmer strömenden Luft höher als eine erforderliche Luftdurchflussrate, so dass der Ist-Ansaugdruck höher wird als ein Ansaugdruck, wenn es keine Änderung gibt. Eine Erhöhung des Ansaugdrucks verursacht eine Verminderung der Abgasrückführdurchflussrate (die nachfolgend als eine EGR- Durchflussrate bezeichnet wird), so dass eine Änderung des Ist- Ansaugdrucks sich erhöht. Folglich wird ein Soll-Drosselwinkel, der unter Verwendung des Ist-Ansaugdrucks berechnet wird, größer als ein idealer Soll-Drosselwinkel, der unter Verwendung eines Ansaugdrucks berechnet wird, wenn es keine Änderung gibt. Infolgedessen tritt ein viskoser Kreis immer mehr auf, so dass die Ist-Luftdurchflussrate höher wird als die erforderliche Luftdurchflussrate. Wenn der Soll-Drosselwinkel unter Verwendung des Ist-Ansaugdrucks berechnet wird, wird kurz der Soll-Drosselwinkel in der Richtung des Erhöhens der Änderungen der Ist-Luftdurchflussrate berechnet und der viskose Kreis tritt mehr und mehr auf, so dass die Steuergenauigkeit (die Drosselsteuergenauigkeit) der Ist-Luftdurchflussrate gegenüber der geforderten Luftdurchflussrate sich vermindert.

Es ist auch ein Steuerverfahren bekannt, das als eine Drehmomentbedarfssteuerung bezeichnet wird. Bei der Drehmomentbedarfssteuerung wird eine Beschleunigungskraft (erforderliches Bremsdrehmoment), die durch den Fahrer gefordert wird, von einer Gaspedalposition bestimmt, die durch den Fahrer betätigt wird, die Motordrehzahl und dergleichen und gemäß der Beschleunigungskraft werden eine Zylinderluftlademenge (Drosselwinkel), eine Kraftstoffeinspritzmenge, ein Zündzeitpunkt und dergleichen gesteuert. Konkret wird das erforderliche Bremsdrehmoment gemäß dem Gaspedalbetätigungsbetrag des Fahrers und der Motordrehzahl berechnet und das Verlustdrehmoment des Motors wird zu dem erforderlichen Bremsdrehmoment addiert, wodurch das erforderliche angezeigte Drehmoment (Verbrennungsdruckdrehmoment) erhalten wird. Eine Soll- Zylinderluftlademenge (Soll-Ansaugluftmenge) wird gemäß dem erforderlichen angezeigten Drehmoment berechnet und ein Soll- Drosselwinkel wird gemäß der Soll-Zylinderluftlademenge berechnet. Dabei ist das erforderliche Bremsdrehmoment ein erforderlicher Wert (Sollwert) eines von einer Kurbelwelle erhaltenen Nettodrehmoments. Das erforderliche angezeigte Drehmoment ist ein erforderlicher Wert (Sollwert) eines Verbrennungsdruckdrehmoments, das durch die Verbrennung in dem Motor erzeugt wird. Das Verlustdrehmoment ist ein Drehmoment, das durch einen Reibungsverlust oder dergleichen in dem Motor verbraucht wird und eine Last von externen Nebenaggregaten. Das erforderliche angezeigte Drehmoment wird durch eine Summe des erforderlichen Bremsdrehmoments und des Verlustdrehmoments ausgedrückt.

In dem Motor eines Fahrzeugs der letzten Jahre ist zum Erreichen eines verbesserten Kraftstoffverbrauchs, einer höheren Leistung und einer verminderten Abgasemission ein variables Ventilsteuerzeitensystem, ein Abgasrückführsystem und ein Kraftstoffdampfgasbehandlungssystem und dergleichen montiert. Das variable Ventilsteuerzeitensystem wird auch als ein VVT bezeichnet. Das Kraftstoffdampfgasbehandlungssystem wird auch als ein Spülsystem bezeichnet. Der Kraftstoffdampf wird auch als ein Dampf bezeichnet und seine Durchflussrate wird als eine Spülmenge bezeichnet. Jedes der Systeme ist ein Faktor, der Schwankungen der Zylinderluftlademenge verursacht. Folglich gibt es einen Nachteil, dass eine Berechnungsgenauigkeit des Soll-Drosselwinkels sich verschlechtert auf Grund eines Einflusses der variablen Ventilsteuerzeiten, einer EGR-Durchflussrate, einer Spülmenge und dergleichen und eine genaue Drosselsteuerung nicht durchgeführt werden kann.

Beispielsweise beim Verzögern, wenn ein Fahrzeug bergab fährt oder mit hoher Geschwindigkeit fährt, selbst wenn die Motordrehzahl sich in einem Hochdrehzahlbereich befindet, vermindert sich das erforderliche Bremsdrehmoment. Wenn das erforderliche Bremsdrehmoment sich vermindert, wird eine Drosselklappe geschlossen und die Luftansaugmenge wird vermindert. Wenn das erforderliche Bremsdrehmoment sich in dem Hochdrehzahlbereich vermindert, fällt folglich ein Ansaugdruck (Ansaugkrümmerdruck) stark ab. Dies kann dazu führen, dass der Ansaugdruck auf beispielsweise 20 kPa fällt und infolgedessen Probleme entstehen, wie beispielsweise, dass Motoröl in die Zylinder eingesaugt wird über den Ansaugkrümmer, wobei die Zylinderluftlademenge unzureichend wird und ein Verbrennungszustand instabil wird.

Die Erfindung wurde angesichts derartiger Umstände erzielt und ihre Aufgabe besteht deshalb in der Verbesserung einer Luftdurchflussratensteuergenauigkeit. Die Luftdurchflussratensteuergenauigkeit wird auch als eine Drosselsteuergenauigkeit bezeichnet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung eines Reglers für eine Brennkraftmaschine, der einen Soll-Drosselwinkel berechnen kann ohne Erhöhen eines Fehlers, selbst wenn sich eine Drosselwinkel/­ Luftdurchflussratencharakteristik ändert.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Reglers für eine Brennkraftmaschine, der das Auftreten von Problemen verhindern kann, wie beispielsweise den Anstieg des Motoröls auf Grund eines extremen Abfalls des Ansaugdrucks.

Um die Aufgabe zu lösen, setzt der Regler für eine Brennkraftmaschine der Erfindung die in Fig. 1 dargestellte Konfiguration ein.

Das erforderliche angezeigte Drehmoment, das erzeugt werden soll durch die Verbrennung einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage einer durch den Fahrer betätigten Gaspedalposition und dergleichen wird berechnet durch die Berechnungseinrichtung 1 für das erforderliche angezeigte Drehmoment. Auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen wird eine erforderliche Luftdurchflussrate berechnet durch die Berechnungseinrichtung 2 für die erforderliche Luftdurchflussrate und auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate oder dergleichen wird ein Soll-Ansaugdruck berechnet durch die Berechnungseinrichtung 4 für den Soll-Ansaugdruck. Der Soll-Drosselwinkel wird berechnet durch die Berechnungseinrichtung 5 für den Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate und des Soll-Ansaugdrucks. Ein Steuersignal in Übereinstimmung mit dem Soll-Drosselwinkel wird an die Drosselklappenantriebseinrichtung 6 abgegeben und eine Steuerung wird durchgeführt, um den Drosselwinkel in Übereinstimmung mit dem Soll-Drosselwinkel einzurichten.

Die Erfindung beachtet die Tatsache, dass der auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate oder dergleichen berechnete Soll-Ansaugdruck nicht beeinflusst wird durch Änderungen der Drosselwinkel/Luftdurchflussratencharakteristik.

Erfindungsgemäß wird der Soll-Drosselwinkel berechnet durch Verwenden des Soll-Ansaugdrucks und nicht eines Ist- Ansaugdrucks. Selbst wenn die Drosselwinkel/Luftdurchflussratencharakteristik sich ändert ohne Erhöhen des Fehlers kann folglich der Soll-Drosselwinkel berechnet werden und die Luftdurchflussratensteuerungsgenauigkeit kann verbessert werden.

Beim Anwenden der Erfindung auf ein System mit einem Abgasrückführsteuerventil zum Steuern einer Abgasrückführmenge und/oder einem Variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus zum Ändern der Ventilsteuerzeiten kann eine Konfiguration zum Berechnen des Soll-Ansaugdrucks angesichts der Abgasrückführmenge und/oder der Ventilsteuerzeiten eingesetzt werden. Da insbesondere die Motorsteuerparameter als Faktoren, die eine Änderung des Ansaugdrucks verursachen, nicht nur die Luftdurchflussrate sind, sondern auch die Abgasrückführmenge und die Ventilsteuerzeiten, kann bei dem System mit dem Abgasrückführsteuerventil und/oder dem Variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus durch Berechnen des Soll- Ansaugdrucks angesichts der Abgasrückführmenge und/oder der Ventilsteuerzeiten der Soll-Ansaugdruck angesichts eines Änderungsbetrags des Ansaugdrucks berechnet werden, der verursacht wird durch die Abgasrückführmenge und/oder die Ventilsteuerzeiten. Somit kann die Berechnungsgenauigkeit des Soll-Ansaugdrucks verbessert werden.

Wenn die Luftmenge, die in die Zylinder einer Brennkraftmaschine eingesaugt wird, zu klein wird, wird der Druck in den Zylindern zu niedrig, ein Phänomen, dass das Motoröl ansteigt und in die Zylinder über die Kolben eintritt, tritt auf (das als ein sog. Ölanstiegsphänomen bezeichnet wird) und es gibt die Möglichkeit, dass sich die Ölverbrauchsmenge erhöht und die Abgasemissionen sich verschlechtern.

Als eine Gegenmaßnahme gegen das Problem kann eine Konfiguration zum Berechnen des Soll-Drosselwinkels durch Regulieren des unteren Grenzwerts der erforderlichen Luftdurchflussrate durch die Reguliereinrichtung 3 für die minimale Luftdurchflussrate eingesetzt werden. Mit der Konfiguration kann der untere Grenzwert der erforderlichen Luftdurchflussrate innerhalb des Bereichs reguliert werden, in dem das Ölanstiegsphänomen nicht auftritt. Selbst bei Betriebszuständen, dass die erforderliche Luftdurchflussrate minimal ist, kann das Auftreten des Ölanstiegsphänomens verhindert werden und die Probleme des Erhöhens der Ölverbrauchsmenge und der Verschlechterung der Abgasemissionen auf Grund des Ölanstiegsphänomens können gelöst werden.

Bei einer anderen Konfiguration der Erfindung berechnet die Soll-Zylinderluftlademengenberechnungseinrichtung eine Soll-Zylinderluftlademenge (Soll-Ansaugluftmenge) auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen und eine Grundsollansaugdruckberechnungseinrichtung berechnet einen Grundsollansaugdruck auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge und der Motordrehzahl. Eine Soll- Ansaugdruckkorrektureinrichtung erhält einen Soll-Ansaugdruck durch Korrigieren des Grundsollansaugdrucks in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Parameter als ein Faktor, der Schwankungen des Ansaugdrucks verursacht. Eine Soll- Drosselwinkelberechnungseinrichtung berechnet einen Soll- Drosselwinkel auf der Grundlage des Soll-Ansaugdrucks und der Soll-Zylinderluftlademenge und steuert ein Drosselstellglied auf der Grundlage des Soll-Drosselwinkels.

Bei der Konfiguration wird der Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage des Soll-Ansaugdrucks und der Soll- Zylinderluftlademenge berechnet. Im Vergleich mit dem Berechnen des Soll-Drosselwinkels nur aus der Soll-Zylinderluftlademenge wie bei der herkömmlichen Technik, kann die Berechnungsgenauigkeit des Soll-Drosselwinkels verbessert werden. Darüberhinaus wird der Soll-Ansaugdruck durch eine Korrektur des Grundsollansaugdrucks berechnet, der berechnet wird auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge und der Motordrehzahl in Übereinstimmung mit vorgegebenen Parametern als Faktoren, die Schwankungen des Ansaugdrucks verursachen, wobei der Soll-Drosselwinkel berechnet werden kann ohne durch die Parameter beeinflusst zu werden. Selbst bei Betriebszuständen, dass der Ansaugdruck durch die Parameter schwankt, kann eine genaue Drosselsteuerung verwirklicht werden, die die Soll-Zylinderluftlademenge erfüllt.

Es ist auch möglich, die Soll-Zylinderluftlademenge zu korrigieren, die berechnet wird auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen, durch die Soll-Zylinderluftlademengenkorrektureinrichtung in Übereinstimmung mit den Parametern als Faktoren, die Schwankungen der Zylinderluftlademenge verursachen, und den Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage der korrigierten Soll- Zylinderluftlademenge und des Soll-Ansaugdrucks zu berechnen. Bei der Konfiguration kann die Soll-Zylinderluftlademenge auch auf eine ähnliche Weise wie der Soll-Ansaugdruck korrigiert werden in Übereinstimmung mit vorgegebenen Parametern als Faktoren, die Schwankungen verursachen, und die Steuergenauigkeit der Zylinderluftlademenge kann weiter verbessert werden.

Dabei umfassen Parameter als Faktoren, die Schwankungen des Ansaugdrucks und der Zylinderluftlademenge verursachen, beispielsweise die EGR-Durchflussrate, die Spüldurchflussrate und den Atmosphärendruck. Da EGR-Gas und Verdampfungsgas in den Ansaugkrümmer stromabwärts der Drosselklappe eingeführt werden, sind die EGR-Durchflussrate und die Spüldurchflussrate eine Störluftmenge, die nicht durch die Drosselklappe hindurchtritt. Die Hauptkomponenten des EGR-Gases sind jedoch inaktive Gaskomponenten, so dass der Einfluss auf das Drehmoment der EGR- Durchflussrate vernachlässigt werden kann. Die EGR- Durchflussrate kann deshalb als ein Faktor betrachtet werden, der nur Schwankungen eines Ansaugdrucks verursacht. Andererseits ist Verdampfungsgas Frischluft mit hoher Kohlenwasserstoffkonzentration, das von dem Behälter für die Adsorption der Kohlenwasserstoffbestandteile eingeführt wird, die von dem Kraftstofftank verdampfen, in den Ansaugkrümmer hinein und ist Ansaugfrischluft, die nicht durch einen Ansaugluftmengensensor (Luftmengenmesser) erfasst wird, der stromaufwärts der Drosselklappe angeordnet ist. Deshalb ist es wünschenswert, die Spüldurchflussrate als einen Faktor zu betrachten, der Schwankungen sowohl des Ansaugdrucks als auch der Zylinderluftlademenge verursacht.

Es ist auch möglich, den Grundsollansaugdruck unter Verwendung zumindest der EGR-Durchflussrate und/oder der Spüldurchflussrate als vorgegebene Parameter als Faktoren zu korrigieren, die Schwankungen des Ansaugdrucks verursachen, und die Soll-Zylinderluftlademenge unter Verwendung zumindest der Spüldurchflussrate als ein vorgegebener Parameter als ein Faktor zu korrigieren, der Schwankungen der Zylinderluftlademenge verursacht. Bei der Konfiguration kann der Grundsollansaugdruck und die Soll-Zylinderluftlademenge korrigiert werden mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Hauptschwankungsfaktoren aus verschiedenen Schwankungsfaktoren des Ansaugdrucks und der Zylinderluftlademenge.

Bei einer Brennkraftmaschine mit dem variablen Ventilsteuermechanismus zum Ändern der Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils ändert sich der Ansaugdruck gemäß den Ventilsteuerzeiten, so dass der Grundsollansaugdruck nach dem Berechnen des Grundsollansaugdrucks korrigiert werden kann. Der Einfluss der Ventilsteuerzeiten, der auf den Ansaugdruck ausgeübt wird, ändert sich jedoch gemäß der Motordrehzahl und der Zylinderluftlademenge. Wenn der Grundsollansaugdruck durch die Ventilsteuerzeiten korrigiert wird, ist es wünschenswert, die Beziehungen zwischen den Ventilsteuerzeiten, der Motordrehzahl und einer Zylinderluftlademenge zu betrachten.

Der Grundsollansaugdruck kann berechnet werden auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge, der Motordrehzahl und der Ventilsteuerzeiten. In der Konfiguration kann der Grundsollansaugdruck erhalten werden angesichts des Einflusses der Ventilsteuerzeiten. Somit kann der Einfluss der Ventilsteuerzeiten beseitigt werden und der Berechnungsprozess des Soll-Ansaugdrucks angesichts des Einflusses der Ventilsteuerzeiten wird erleichtert.

Wenn der Ansaugdruck (Ansaugkrümmerdruck), der durch die Ansaugdruckerfassungseinrichtung erfasst wird, gleich oder niedriger als ein vorgegebener Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert wird, wird der Soll-Ansaugdruck auf den Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert eingerichtet durch die Einrichteeinrichtung für den unteren Grenzwert und die Soll- Zylinderluftlademenge kann auf den Soll- Zylinderluftlademengenuntergrenzwert eingerichtet werden in Übereinstimmung mit dem Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert. Mit der Konfiguration kann beispielsweise selbst bei Betriebszuständen, wie beispielsweise der Abnahme des erforderlichen angezeigten Drehmoments bei hoher Motordrehzahl, wie beispielsweise beim Verzögern während dem Fahren bergab oder während dem Fahren mit hoher Drehzahl ein extremer Abfall des Ansaugdrucks vermieden werden. Somit können Probleme verhindert werden, wie beispielsweise, dass das Motoröl in den Zylindern ansteigt und in den Ansaugkrümmer eintritt oder die Zylinderluftlademenge unzureichend wird und der Verbrennungszustand instabil wird.

Des weiteren angesichts einer Verzögerung des Erscheinens einer Änderung des Drosselwinkels (Änderung der Drosselluftdurchflussmenge) als eine Änderung einer Ist- Zylinderluftlademenge kann die Soll-Zylinderluftlademenge einem Phasenvoreilausgleich um den Verzögerungsbetrag ausgesetzt werden. Mit der Konfiguration kann der Einfluss des Verzögerungselements des Luftansaugsystems beseitigt werden und die Steuergenauigkeit der Zylinderluftlademenge kann verbessert werden.

Beim Leerlaufbetrieb kann der Grundsollansaugdruck berechnet werden unter Verwendung der Soll-Leerlaufdrehzahl als die Motordrehzahl. Mit der Konfiguration wird der Grundsollansaugdruck so eingerichtet, dass die Motordrehzahl sich an die Soll-Leerlaufdrehzahl annähert, so dass die Leerlaufdrehzahlstabilität verbessert werden kann.

Der Soll-Drosselwinkel kann auch berechnet werden unter Verwendung eines inversen Modells eines Ansaugsystemmodells des Verhaltens der Ansaugluft während einer Periode seit der Änderung des Drosselwinkels bis zum Erscheinen der Änderung als eine Änderung einer Ist-Zylinderluftlademenge. Das heisst, dass das inverse Modell des Ansaugsystemmodells ein Modell zum Empfangen des Soll-Ansaugdrucks und der Soll- Zylinderluftlademenge ist und den Drosselwinkel abgibt. Folglich unter Verwendung des inversen Modells des Ansaugsystemmodells kann eine genaue Steuerung der Zylinderluftlademenge verwirklicht werden auf der Grundlage des Soll-Ansaugdrucks und der Soll-Zylinderluftlademenge.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration eines Drosselsteuersystems der Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Konfigurationsdiagramm eines Steuersystems für einen direkteinspritzenden Motor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Ablaufprozesse eines Drosselsteuerprogramms.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Berechnungsmodells eines Soll-Drosselwinkels aus einer erforderlichen Luftdurchflussrate und dergleichen.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Berechnungsmodells einer EGR-Durchflussrate.

Fig. 6 zeigt einen Verlauf von Luftdurchflussratencharakteristiken, die durch einen Drosselwinkel und einen Ansaugdruck bestimmt sind.

Fig. 7 zeigt einen Verlauf zum Erläutern von Problemen einer herkömmlichen Technik.

Fig. 8 zeigt ein Konfigurationsdiagramm eines Steuersystems für einen direkteinspritzenden Motor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer Drehmomentbedarfssteuerung des direkteinspritzenden Motors.

Fig. 10A und 105 zeigen Blockschaltbilder der Steuerbetriebsarten einer homogen Verbrennungsbetriebsart und einer geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart jeweils.

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild einer Drosselsteuerung bei der homogenen Verbrennungsbetriebsart.

Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild der Drosselsteuerung.

Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm der Drosselsteuerung.

Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm zum Berechnen eines Grundsollansaugdrucks Pmbase.

Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm zum Berechnen eines Atmosphärendruckkorrekturfaktors fPo.

Fig. 16 zeigt ein Blockdiagramm der Beziehung zwischen einem Luftansaugsystemmodell und seinem inversen Modell.

Fig. 17 zeigt ein Blockdiagramm eines Drosselmodells.

Fig. 18 zeigt ein Blockschaltbild eines inversen Modells des Luftansaugsystemmodells.

Fig. 19 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Drosselsteuerprogramms.

Fig. 20 zeigt ein Ablaufdiagramm des Drosselsteuerprogramms.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das auf einen direkteinspritzenden Motor angewandt ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine schematische Konfiguration eines gesamten Motorsteuersystems beschrieben. In dem stromaufwärtigsten Abschnitt einer Ansaugleitung 12 eines Motors 11 als eine Brennkraftmaschine ist ein (nicht gezeigter) Luftreiniger vorgesehen und an der stromabwärtigen Seite des Luftreinigers ist ein Luftmengenmesser 13 zum Erfassen einer Ansaugluftmenge vorgesehen. An der stromabwärtigen Seite des Luftmengenmessers 13 ist eine Drosselklappe 15 vorgesehen, deren Winkel durch einen Motor 14, wie beispielsweise einem Gleichstrommotor eingestellt wird. Der Motor 14 stimmt mit der Drosselklappenantriebseinrichtung überein. Der Motor 14 wird gemäß einem Ausgangssignal von einer elektronischen Motorsteuereinheit 16 (die nachfolgend als ECU bezeichnet wird) angesteuert, um dadurch den Drosselwinkel der Drosselklappe 15 zu steuern, und eine Luftansaugmenge in jeden Zylinder hinein wird durch den Drosselwinkel eingestellt. Ein Windkessel 17 ist stromabwärts der Drosselklappe 15 vorgesehen und ein Ansaugdrucksensor 18 zum Erfassen des Ansaugdrucks ist an dem Windkessel 17 angebracht. Ein Ansaugkrümmer 19 zum Einführen von Luft in jeden der Zylinder des Motors 11 ist mit dem Windkessel 17 verbunden und ein Drallsteuerventil 20 zum Steuern eines Dralls in einem Zylinder des Motors 11 ist in dem Ansaugkrümmer 19 von jedem Zylinder vorgesehen.

Ein Kraftstoffeinspritzventil 21 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder hinein ist aus einem oberen Abschnitt von jedem der Zylinder des Motors 11 angebracht. Kraftstoff in einem Kraftstofftank 23 wird auf einen hohen Druck gebracht mit einer Kraftstoffpumpe 23 und der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird zu dem Kraftstoffeinspritzventil 21 von jedem Zylinder zugeführt. Der Druck des Kraftstoffs wird durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst. In dem Zylinderkopf des Motors 11 ist eine Zündkerze 25 an jedem Zylinder angebracht und ein Luftkraftstoffgemisch in dem Zylinder wird durch eine Funkenabgabe der Zündkerze 25 gezündet.

Ein Einlassventil 26 und ein Auslassventil 27 des Motors 11 werden jeweils durch Nockenwellen 28 und 29 angetrieben und die Nockenwelle 28 an der Einlassseite ist mit einem hydraulischen variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus 30 versehen zum Ändern der Steuerzeiten des Öffnens und Schließens des Einlassventils 26 in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen. Die Steuerzeiten des Öffnens und Schließens des Einlassventils 26 werden als ein VVT-Voreilwert bezeichnet. Öldruck zum Antreiben des variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus 30 wird durch ein Öldrucksteuerventil 31 gesteuert. Eine Kurbelwelle 33 wird durch die hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens 32 von jedem der Zylinder des Motors 11 gedreht. Durch ein Drehen des Drehmoments der Kurbelwelle 33 werden Nebenaggregate 34 (ein Kompressor einer Klimaanlage, ein Generator, ein Drehmomentwandler, eine Pumpe einer Lenkhilfevorrichtung und dergleichen) und ein Fahrzeugantriebssystem angetrieben. Ein Wassertemperatursensor 35 zum Erfassen der Kühlwassertemperatur ist an dem Zylinderblock des Motors 11 angebracht.

Andererseits ist eine Abgasleitung 36 des Motors 11 mit einem Katalysator 37 wie beispielsweise einem 3-Wege- Katalysator zum Behandeln des Abgases versehen. An der stromabwärtigen Seite des Katalysators 37 ist ein Luftkraftstoffverhältnissensor 38 (oder ein Sauerstoffsensor) zum Erfassen des Luftkraftstoffverhältnisses (oder eines Fett/Magerzustands) des Abgases vorgesehen. Zwischen der stromaufwärtigen Seite des Luftkraftstoffverhältnissensors 38 und dem Windkessel 17 in der Abgasleitung 36 ist eine EGR- Leitung 39 zum Rückführen eines Teils des Abgases zu der Ansaugseite verbunden. In etwa in der Mitte der EGR-Leitung 39 ist ein EGR-Ventil (Abgasrückführventil) 40 zum Steuern einer Abgasrückführdurchflussrate (EGR-Durchflussrate) vorgesehen.

Die ECU 16 zum Steuern der Motorbetriebszustände ist hauptsächlich durch einen Mikrocomputer aufgebaut. Durch Ausführen eines Drosselsteuerprogramms von Fig. 3, das in einem ROM (Speichermedium) gespeichert ist, verwirklicht die ECU 16 die Funktionen einer Berechnungseinrichtung 1 für ein erforderliches angezeigtes Drehmoment, einer Berechnungseinrichtung 2 für eine erforderliche Luftdurchflussrate, eine Reguliereinrichtung 3 für eine minimale Luftdurchflussrate, einer Berechnungseinrichtung 4 für einen Sollansaugdruck und einer Berechnungseinrichtung 5 für einen Solldrosselwinkel, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Die Berechnungseinrichtung 1 für ein erforderliches angezeigtes Drehmoment berechnet ein erforderliches angezeigtes Drehmoment auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Gaspedalpositionssensors 41 zum Erfassen der Position eines Gaspedals oder dergleichen. Das erforderliche angezeigte Drehmoment ist ein erforderlicher Wert (Sollwert) eines angezeigten Drehmoments und das angezeigte Drehmoment ist das Drehmoment, das durch die Verbrennung des Motors 11 erzeugt wird, das heisst, das Drehmoment einschließlich eines internen Verlustdrehmoments des Motors 11 und eines Verlustdrehmoments auf Grund der externen Last (Last der Nebenaggregate 34). Deshalb ist das Drehmoment, das erhalten wird durch Subtrahieren des internen Verlustdrehmoments und des Verlustdrehmoments auf Grund der externen Last von dem angezeigten Drehmoment, das Bremsdrehmoment (Nettodrehmoment), das von der Kurbelwelle 33 erhalten wird, und das Fahrzeugantriebssystem wird durch das Bremsdrehmoment angetrieben.

Die Berechnungseinrichtung 1 für das erforderliche angezeigte Drehmoment berechnet ein erforderliches Bremsdrehmoment Tdrv durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage eines Ausgangssignals (Gaspedalposition) des Gaspedalpositionssensors 41, der Motordrehzahl Ne und dergleichen. Durch Addieren verschiedener Arten des Verlustdrehmoments Tloss (= internes Verlustdrehmoment + Verlustdrehmoment auf Grund der externen Last) zu dem erforderlichen Bremsdrehmoment Tdrv wird das erforderliche angezeigte Drehmoment Tind erhalten (Tind = Tdrv + Tloss).

Das interne Verlustdrehmoment ist ein mechanischer Reibungsverlust und ein Pumpenverlust. Der mechanische Reibungsverlust wird durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Kühlwassertemperatur THW berechnet, und der Pumpenverlust wird durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm berechnet. Das Verlustdrehmoment auf Grund der externen Last ist ein Lastdrehmoment der Nebenaggregate 34 (ein Kompressor einer Klimaanlage, ein Generator, eine Pumpe bei einer Lenkhilfevorrichtung und dergleichen), die angetrieben werden durch die Kraft des Motors 11, und wird berechnet gemäß einem Klimaanlagensignal, einem Laststrom des Generators und dergleichen.

Beim Berechnen des erforderlichen angezeigten Drehmoments Tind kann das erforderliche angezeigte Drehmoment Tind erhalten werden durch Korrigieren eines Drehmomenterhöhungs/Verminderungsbetrags durch eine Leerlaufdrehzahlsteuerung (ISC) oder einen Verlust und eine andere Last als die vorstehende kann addiert werden. Im Gegensatz kann ein Teil des internen Verlusts und der externen Last unberücksichtigt bleiben, um einen Berechnungsprozess zu vereinfachen.

Die Berechnungseinrichtung 2 für die erforderliche Luftdurchflussrate berechnet eine erforderliche Luftdurchflussrate Gareq durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments Tind, das berechnet wird durch die Berechnungseinrichtung 1 für das erforderliche angezeigte Drehmoment und die Motordrehzahl Ne.

Die Reguliereinrichtung 3 für die minimale Luftdurchflussrate berechnet eine minimale Luftdurchflussrate Gamin, die verwendet wird zum Regulieren des unteren Endwerts der erforderlichen Luftdurchflussrate Gareq durch folgende Gleichung.

Gamin = η × Vc × Pm × Ne/(120 × R × To)

η: Ladeeffizienz
Vc: Zylindervolumen
Pm: Ansaugluftdruck
Ne: Motordrehzahl
R: Gaskonstante
To: Atmosphärentemperatur

Die minimale Luftdurchflussrate Gamin spielt die Rolle eines unteren Grenzwerts zum Verhindern des Auftretens eines Ölanstiegsphänomens auf Grund eines extremen Abfalls des Drucks in einem Zylinder.

Die Reguliereinrichtung 3 für die minimale Luftdurchflussrate vergleicht die erforderliche Luftdurchflussrate Gareq, die durch die Berechnungseinrichtung 2 für die erforderliche Luftdurchflussrate berechnet wird, mit der minimalen Luftdurchflussrate Gamin und wählt eine höhere aus der erforderlichen Luftdurchflussrate Gareq und der minimalen Luftdurchflussrate Gamin als eine endgültige erforderliche Luftdurchflussrate Gacylreq. Dieser Prozess wird ausgedrückt als Gacylreq = max(Gareq, Gamin). Insbesondere wenn Gareq Gamin gilt, wird der Prozess von Gacylreq = Gareq durchgeführt. Wenn Gareq < Gamin gilt, wird der Prozess Gacylreq = Gamin durchgeführt. Durch den Prozess wird der untere Grenzwert der endgültigen erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq reguliert bei der minimalen Luftdurchflussrate Gamin.

Die Berechnungseinrichtung 4 für den Sollansaugdruck berechnet einen Sollansaugdruck Pmtg durch die folgende Gleichung unter Verwendung der erforderlichen Luftdurchflussrate Gareq, einer EGR-Durchflussrate Megr, einer Motordrehzahl Ne, einer volumetrischen Effizienz ηvol, einer Atmosphärentemperatur To, einem Zylindervolumen Vc, einer Gaskonstante R und dergleichen (siehe Fig. 4).

Pmtg = (120/Ne).(R.To/Vc).(1(/ηvol).(Gareq+Megr)

wobei (Gareq+Megr) eine Luftdurchflussrate bezeichnet, die erhalten wird durch Addieren der EGR-Durchflussrate Megr zu der erforderlichen Luftdurchflussrate Gareq und einer Durchflussrate einer Luftströmung durch den Ansaugkrümmer 19 und in einen Zylinder hinein entspricht. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die EGR Durchflussrate Megr durch die folgende Gleichung unter Verwendung eines EGR Ventilöffnungsgrads Θegr, eines Ansaugdrucks Pm, eines Auslassdrucks Pe und einer Abgastemperatur Te berechnet.

Megr = g (Θegr).Pe/√JTe.Φ(Pm/Pe)

wobei g(Θegr) einen Durchflussrateneigenschaftswert bezeichnet, der aus einem Kennfeld einer EGR- Ventilöffnungsgrad-EGR-Durchflussratencharakteristik in Übereinstimmung mit dem EGR Ventilöffnungsgrad Θegr berechnet wird. Φ(Pm/Pe) bezeichnet einen Druckeigenschaftswert, der aus einem Kennfeld oder dergleichen berechnet wird in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen dem Ansaugdruck Pm und dem Auslassdruck Pe. In dem System von Fig. 4 wird der Ansaugdruck Pm erhalten durch Durchführen eines Verzögerungsprozesses der ersten Ordnung bei dem Soll- Ansaugdruck Pmtg. Abwechselnd kann ein Erfassungswert (Ist- Ansaugdruck) des Ansaugdrucksensors 18 verwendet werden. Die volumetrische Effizienz ηvol wird berechnet aus einem Kennfeld auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm. Dabei ist es auch möglich, die volumetrische Effizienz ηvol angesichts der Einlassventilsteuerzeiten (VVT-Voreilwert) zu berechnen.

Andererseits berechnet die Berechnungseinrichtung 5 für den Soll-Drosselwinkel einen Soll-Drosselwinkel Tthtg auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq, des Soll-Ansaugdrucks Pmtg und dergleichen folgendermaßen. Zunächst wird auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq, des Soll-Ansaugdrucks Pmtg und des Atmosphärendrucks Po ein Luftdurchflussrateneigenschaftswert f(Thr) durch die folgende Gleichung berechnet.

f (Thr) = Gacylreq.√To/Φ(Pmtg/Po).Po

wobei Φ(Pmtg/Po) einen Druckeigenschaftswert bezeichnet, der aus einem Kennfeld oder dergleichen berechnet wird in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen dem Soll- Ansaugdruck Pmtg und dem Atmosphärendruck Po.

Auf der Grundlage des Luftdurchflussrateneigenschaftswerts f(Thr) wird der Soll-Drosselwinkel Tthtg durch ein inverses Eigenschaftskennfeld einer Drosselwinkel/Luftdurchflussratencharakteristik berechnet.

Der Berechnungsprozess des Soll-Drosselwinkels Thrtg durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird durch ein in Fig. 3 gezeigtes Drosselsteuerprogramm ausgeführt. Das Programm wird durch die ECU 16 bei jedem vorgegebenen Zeitpunkt oder vorgegebenen Kurbelwinkel ausgeführt. Wenn das Programm gestartet wird, wird zunächst beim Schritt 101 das erforderliche Bremsdrehmoment Tdrv durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage der Gaspedalposition und der Motordrehzahl Ne berechnet. Angesichts anderer Antriebszustände, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, kann das erforderliche Bremsdrehmoment Tdrv berechnet werden.

Bei dem folgenden Schritt 102 werden das interne Verlustdrehmoment (mechanischer Reibungsverlust und Pumpenverlust) und das Verlustdrehmoment auf Grund der externen Last (Lastdrehmoment eines Kompressors einer Klimaanlage, eines Generators, einer Pumpe einer Lenkhilfevorrichtung und dergleichen) berechnet und summiert, wodurch das Verlustdrehmoment Tloss erhalten wird.

Tloss = internes Verlustdrehmoment + Verlustdrehmoment auf Grund der externen Last.

Danach schreitet das Programm zum Schritt 103 fort, bei dem das Verlustdrehmoment Tloss zu dem erforderlichen Bremsdrehmoment Tdrv addiert wird, wodurch das erforderliche angezeigte Drehmoment Tind erhalten wird.

Tind = Tdrv + Tloss

Beim Schritt 104 wird auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments Tind und der Motordrehzahl Ne die erforderliche Luftdurchflussrate Gareq durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck berechnet. Danach wird beim Schritt 105 die volumetrische Effizienz ηvol aus einem Kennfeld auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm berechnet. Dabei kann die volumetrische Effizienz ηvol angesichts der Einlassventilsteuerzeiten (VVT-Voreilwert) genauso berechnet werden.

Danach schreitet das Programm zum Schritt 106 fort, bei dem die EGR Durchflussrate Megr durch die folgende Gleichung unter Verwendung des EGR Ventilöffnungsgrads Θegr, des Auslassdrucks Pe, des Einlassdrucks Pm und der Abgastemperatur Te berechnet wird.

Megr = g(Θegr).Pe/√Te.Φ(Pm/Pe)

Der Durchflussrateneigenschaftswert g(Θegr) wird berechnet aus einem Kennfeld der EGR Ventilöffnungsgrad/EGR Durchflussratencharakteristik in Übereinstimmung mit dem EGR Ventilöffnungsgrad Θegr. Der Druckeigenschaftswert Φ(Pm/Pe) wird berechnet aus einem Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen dem Ansaugdruck Pm und dem Auslassdruck Pe.

Der Ansaugdruck Pm, der bei den Schritten 105 und 106 verwendet wird, kann erhalten werden durch Durchführen eines Verzögerungsprozesses der ersten Ordnung bei dem Soll- Ansaugdruck Pmtg oder durch Verwenden eines Erfassungswerts (Ist-Ansaugdruck) des Ansaugdrucksensors 18.

Bei dem folgenden Schritt 107, wird der Soll-Ansaugdruck Pmtg durch die folgende Gleichung berechnet unter Verwendung der erforderlichen Luftdurchflussrate Gareq, der EGR Durchflussrate Megr, Motordrehzahl Ne, der volumetrischen Effizienz ηvol, der Atmosphärentemperatur To, des Zylindervolumens Vc, der Gaskonstante R und dergleichen (siehe Fig. 4).

Pmtg = (120/Ne).(R.To/Vc).(1/ηvol).(Gareq+Megr)

Danach schreitet das Programm zum Schritt 108 weiter, bei dem die minimale Luftdurchflussrate Gamin, die verwendet wird zum Regulieren des unteren Grenzwerts der erforderlichen Luftdurchflussrate Gareq, durch die folgende Gleichung berechnet wird unter Verwendung der Motordrehzahl Ne, des Ansaugdrucks Pm, der Atmosphärentemperatur To und der volumetrischen Effizienz ηvol.

Gamin = ηvol × Vc × Pm × Ne/(120 × R × To)

Die erforderliche Luftdurchflussrate Gareq, die beim Schritt 104 berechnet wird, wird mit der minimalen Luftdurchflussrate Gamin verglichen und die höhere aus der erforderlichen Luftdurchflussrate Gareq und der minimalen Luftdurchflussrate Gamin wird gewählt als die endgültige erforderliche Luftdurchflussrate Gacylreq. Folglich wird der untere Grenzwert der endgültigen erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq durch die minimale Luftdurchflussrate Gamin reguliert. Dieser Prozess wird als ein Regulierprozess bezeichnet.

Danach beim Schritt 109 wird der Soll-Drosselwinkel Tthtg folgendermaßen berechnet auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq, des Soll-Ansaugdrucks Pmtg und dergleichen. Zunächst wird der Luftdurchflussrateneigenschaftswert F(Thr) auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq, des Soll- Ansaugdrucks Pmtg und des Atmosphärendrucks Po berechnet. Danach wird auf der Grundlage des Luftdurchflussrateneigenschaftswerts F(Thr) der Soll- Drosselwinkel Tthtg durch ein inverses Eigenschaftskennfeld der Drosselwinkel/Luftdurchflussratencharakteristik berechnet.

Bei dem folgenden Schritt 110 wird ein Steuersignal gemäß dem Soll-Drosselwinkel Tthtg zu dem Motor 14 abgegeben, um den Drosselwinkel zu steuern, so dass er mit dem Soll-Drosselwinkel Tthtg übereinstimmt.

Bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel angesichts der Tatsache, dass der Ist-Ansaugdruck sich auf Grund von Änderungen der Drosselwinkel/Luftdurchflussratencharakteristik ändert, die durch Änderungen bei der Herstellung des Systems und dergleichen verursacht werden, und des weiteren angesichts der Tatsache, dass der Soll-Ansaugdruck Pmtg, der auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq und dergleichen berechnet wird, nicht beeinflusst wird durch die Änderungen der Drosselwinkel/Luftdurchflussratencharakteristik, wird beim Berechnen des Soll-Drosselwinkels Tthtg der Soll- Drosselwinkel Tthtg unter Verwendung nicht des Ist-Ansaugdrucks sondern des Soll-Ansaugdrucks Pmtg berechnet. Selbst wenn die Drosselwinkel/Luftdurchflussratencharakteristik sich ändert ohne Erhöhen des Fehlers, kann folglich der Soll-Drosselwinkel Tthtg berechnet werden und die Luftdurchflussratensteuergenauigkeit (Drosselsteuergenauigkeit) kann verbessert werden.

Darüberhinaus ist bei dem Ausführungsbeispiel die EGR Durchflussrate Megr in dem arithmetischen Ausdruck des Soll- Ansaugdrucks Pmtg angesichts der Tatsache eingeschlossen, dass die EGR Durchflussrate Megr ein Faktor zum Ändern des Ansaugdrucks ist. Folglich kann der Soll-Ansaugdruck Pmtg berechnet werden angesichts des Änderungsbetrags des Ansaugdrucks durch die EGR Durchflussrate Megr, so dass die Berechnungsgenauigkeit des Soll-Ansaugdrucks Pmtg verbessert werden kann.

Wenn die volumetrische Effizienz ηvol berechnet wird angesichts auch der Ansaugventilsteuerzeiten (VVT-Voreilwert) beim Berechnen der volumetrischen Effizienz ηvol, die in dem arithmetischen Ausdruck des Soll-Ansaugdrucks Pmtg enthalten ist, kann der Soll-Ansaugdruck Pmtg angesichts des Änderungsbetrags des Ansaugdrucks durch die Einlassventilsteuerzeiten berechnet werden, und die Berechnungsgenauigkeit des Soll-Ansaugdrucks Pmtg kann weiter verbessert werden. In einem Motor mit einem Verdampfungsspülsystem zum Spülen von Verdampfungsgas (Kraftstoffdampf), das in einem Behälter adsorbiert ist, in das Luftansaugsystem hinein, wenn der Soll-Ansaugdruck Pmtg angesichts auch der Spülmenge des Verdampfungsgases berechnet wird, kann der Soll-Ansaugdruck Pmtg mit hoher Genauigkeit angesichts des Änderungsbetrags des Ansaugdrucks durch das Spülen des Verdampfungsgases berechnet werden.

Wenn die in die Zylinder des Motors 11 eingesaugte Luftmenge zu klein wird, wird der Druck in den Zylindern zu niedrig, und es entsteht ein Phänomen, dass das Motoröl ansteigt und in die Zylinder eintritt über die Kolben (Ölanstiegsphänomen) und es gibt die Möglichkeit, dass sich der Ölverbrauchsbetrag erhöht und die Abgasemissionen sich verschlechtern.

Als eine Gegenmaßnahme gegen das Problem wird der Soll- Drosselwinkel Tthtg durch Regulieren des unteren Grenzwerts der erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq durch die minimale Luftdurchflussrate Gamin berechnet, so dass der untere Grenzwert der erforderlichen Luftdurchflussrate Gacylreq reguliert werden kann innerhalb eines Bereichs, in dem das Ölanstiegsphänomen nicht auftritt. Selbst bei Betriebszuständen, wobei die erforderliche Luftdurchflussrate Gacylreq minimal ist, kann das Auftreten des Ölanstiegsphänomens verhindert werden und Probleme einer Erhöhung der Ölverbrauchsmenge und Verschlechterung der Abgasemission auf Grund des Ölanstiegsphänomens können gelöst werden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Anwendung der Erfindung auf einen Motor mit Direkteinspritzung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Zunächst wird eine Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 8 durchgeführt. Die Komponenten, die die selben oder äquivalent mit jenen von Fig. 2 sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. In Fig. 8 sind die Komponenten der Bezugszeichen 11 bis 41 aus Fig. 2 ersichtlich. Kraftstoffdampf (sog. Verdampfungsgas), das in dem Kraftstofftank 22 erzeugt wird, wird in einem Behälter 43 adsorbiert über eine Leitung 42. Der Behälter 43 ist mit dem Windkessel 17 der Ansaugleitung 12 über eine Leitung 45 mit einem Spülsteuerventil 44 verbunden. Durch Steuern der Position des Spülsteuerventils 43 in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen wird die Durchflussrate des Verdampfungsgases (die als Spüldurchflussrate bezeichnet wird) gesteuert, die gespült wird von dem Behälter 43 und in den Windkessel 17 eingeführt wird.

Die ECU 16, die die Motorbetriebszustände steuert, führt ein Drehmomentbedarfssteuerprogramm aus, wodurch die Funktionen der Berechnungseinrichtung 51 für das erforderliche angezeigte Drehmoment, der Schaltereinrichtung 52 für die Verbrennungsbetriebsart, der Steuereinrichtung 53 für die homogene Verbrennungsbetriebsart und der Steuereinrichtung 54 für die geschichtete Ladungsverbrennungsbetriebsart verwirklicht werden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die Funktionen werden nachfolgend konkret beschrieben.

Die Berechnungseinrichtung 51 für das erforderliche angezeigte Drehmoment berechnet das erforderliche angezeigte Drehmoment auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Gaspedalpositionssensors 41 zum Erfassen der Position eines Gaspedals (Gaspedalposition) oder dergleichen. Das erforderliche angezeigte Drehmoment ist ein erforderlicher Wert (Sollwert) eines angezeigten Drehmoments und das angezeigte Drehmoment ist ein Drehmoment, das durch die Verbrennung des Motors 11 erzeugt wird, das heisst ein Drehmoment einschließlich eines internen Verlustdrehmoments des Motors 11 und eines Verlustdrehmoments auf Grund der externen Last (Last der Nebenaggregate 34). Deshalb ist das Drehmoment, das erhalten wird durch Subtrahieren des internen Verlustdrehmoments und des Drehmoments auf Grund externer Last von dem angezeigten Drehmoment, das Bremsdrehmoment (Nettodrehmoment), das von der Kurbelwelle 33 erhalten wird, und das Fahrzeugantriebssystem wird durch das Bremsdrehmoment angetrieben.

Die Berechnungseinrichtung 51 für das erforderliche angezeigte Drehmoment berechnet das erforderliche Bremsdrehmoment auf der Grundlage eines Ausgangssignals (Gaspedalposition) des Gaspedalpositionssensors 41, der Motordrehzahl Ne, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, addiert verschiedene Arten des Verlustdrehmoments, die nachfolgend beschrieben werden, zu dem erforderlichen Bremsdrehmoment und korrigiert des weiteren das Drehmoment mit einem Erhöhungs/Verminderungsbetrag des Drehmoments durch eine Leerlaufdrehzahlsteuerung (ISC), wodurch das erforderliche angezeigte Drehmoment erhalten wird. Das interne Verlustdrehmoment, das zu dem erforderlichen Bremsdrehmoment addiert werden muss, ist ein mechanischer Reibungsverlust und ein Pumpenverlust. Der mechanische Reibungsverlust wird durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Kühlwassertemperatur THW berechnet, und der Pumpenverlust wird durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pm berechnet. Das Verlustdrehmoment auf Grund der externen Last, das zu dem erforderlichen Bremsdrehmoment addiert werden muß, ist ein Lastdrehmoment der Nebenaggregate 34 (ein Kompressor einer Klimaanlage, ein Generator, eine Pumpe einer Lenkhilfevorrichtung und dergleichen), die durch die Kraft des Motors 11 angetrieben werden, und wird gemäß einem Klimaanlagensignal, einem Laststrom des Generators oder dergleichen eingerichtet. Ein Korrekturdrehmoment (Drehmomenterhöhungs/Verminderungsbetrag) durch das ISC wird berechnet durch ein Kennfeld oder einen numerischen Ausdruck auf der Grundlage einer Soll- Leerlaufdrehzahl Netarget und einer momentanen Motordrehzahl Ne.

Beim Berechnen des erforderlichen angezeigten Drehmoments können ein Verlust oder eine andere Last als der interne Verlust und die externe Last, die in Fig. 2 gezeigt sind, addiert werden oder im Gegensatz können ein Teil des internen Verlusts und der externen Last, die in Fig. 9 gezeigt sind, vernachlässigt werden, um einen Berechnungsprozess zu vereinfachen.

Die Schalteinrichtung 52 für die Verbrennungsbetriebsart wählt entweder die Steuereinrichtung 53 für die homogene Verbrennungsbetriebsart oder die Steuereinrichtung 54 für die geschichtete Ladungsverbrennungsbetriebsart aus einem Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und dem erforderlichen angezeigten Drehmoment, wodurch die Verbrennungsbetriebsart geschaltet wird. Beispielsweise in dem Niedrigdrehzahlbereich und dem Niedrigdrehmomentbereich wird die Steuereinrichtung 54 für die geschichtete Ladungsverbrennungsbetriebsart gewählt und der Betrieb wird bei der geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart durchgeführt. Bei dem Antrieb bei der geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart wird eine kleine Kraftstoffmenge direkt in die Zylinder bei dem Kompressionshub eingespritzt, um ein geschichtetes Ladungsluftkraftstoffgemisch zu erzeugen und eine geschichtete Ladungsverbrennung wird ausgeführt, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird. In dem mittleren und hohen Drehzahlbereich und dem mittleren und hohen Drehmomentbereich wird die Steuereinrichtung 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart gewählt und der Betrieb wird in der homogenen Verbrennungsbetriebsart durchgeführt. Bei dem Antrieb bei der homogenen Verbrennungsbetriebsart wird die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht, der Kraftstoff wird direkt in die Zylinder eingespritzt bei dem Ansaughub, um ein homogenes Luftkraftstoffgemisch zu erzeugen und eine homogene Verbrennung wird ausgeführt, wodurch eine Motorleistung und das Bremsdrehmoment erhöht werden.

Die Funktionen der Steuereinrichtung 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 10A beschrieben. Die Steuereinrichtung 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart führt eine Drehmomentbedarfssteuerung mit einer Priorität bezüglich einer Luftmenge durch, die das erforderliche angezeigte Drehmoment in die Soll-Luftmenge umwandelt und den Soll-Drosselwinkel einrichtet. Angesichts der Tatsache, dass das angezeigte Drehmoment gemäß dem Zündzeitpunkt und dem Luftkraftstoffverhältnis in den Zylindern schwankt, wird das erforderliche angezeigte Drehmoment durch die folgende Gleichung unter Verwendung der Zündzeitpunktseffizienz (SA-Effizienz) und der Luftkraftstoffverhältniseffizienz (A/F-Verhältniseffizienz) korrigiert.

Erforderliches angezeigtes Drehmoment nach der Korrektur = erforderliches angezeigtes Drehmoment/(Zündzeitpunkteffizienz × A/F-Verhältniseffizienz).

Die Zündzeitpunktseffizienz wird eingerichtet durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit einer Zündverzögerung. Wenn die Zündverzögerung gleich Null ist, ist das angezeigte Drehmoment maximal. Wenn die Zündverzögerung gleich Null ist, wird folglich die Zündzeitpunktseffizienz auf 1 eingerichtet. Die Luftkraftstoffverhältniseffizienz wird durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Soll-Luftkraftstoffverhältnis eingerichtet. Auf der Grundlage des korrigierten erforderlichen angezeigten Drehmoments und der Motordrehzahl Ne wird eine Soll-Zylinderluftlademenge durch ein Kennfeld oder dergleichen berechnet. Auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge, der Motordrehzahl Ne, der EGR Durchflussrate, des VVT-Voreilwerts, der Spüldurchflussrate und dergleichen wird der Soll-Drosselwinkel berechnet unter Verwendung eines Soll-Drosselwinkelberechnungsmodells, das nachfolgend beschrieben wird. Ein Steuersignal gemäß dem Soll- Drosselwinkel wird zu dem Motor 14 des elektronischen Drosselsystems abgegeben und die Drosselklappe 15 wird zum Steuern des Drosselwinkels angetrieben. Die Steuereinrichtung 53 für die homogene Verbrennungsbetriebsart berechnet eine geschätzte Zylinderluftlademenge aus einem Ausgangssignal (Drosseldurchtrittsluftmenge) des Luftmengenmessers 13, der Motordrehzahl Ne und einem Ausgangssignal (Ansaugdruck Pm) des Ansaugdrucksensors 18 unter Verwendung eines Zylinderluftlademengenschätzmodells. Durch Dividieren der geschätzten Zylinderluftlademenge mit dem Soll- Luftkraftstoffverhältnis wird eine Soll-Kraftstoffmenge berechnet. Durch Multiplizieren der Soll-Kraftstoffmenge mit verschiedenen Korrekturfaktoren (Kühlwassertemperaturkorrekturfaktor, Luftkraftstoffverhältnisrückführkorrekturfaktor, Lernkorrekturfaktor und dergleichen) wird die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge erhalten. Ein Einspritzimpuls mit einer Impulsbreite gemäß der Kraftstoffeinspritzmenge wird zu dem Kraftstoffeinspritzventil 21 bei dem Ansaughub von jedem Zylinder abgegeben, um die Kraftstoffeinspritzung auszuführen. Bei dem Antrieb bei der homogenen Verbrennungsbetriebsart wird der Kraftstoff direkt in die Zylinder eingespritzt bei dem Ansaughub, um ein homogenes Luftkraftstoffgemisch zu erzeugen und eine homogene Verbrennung wird durchgeführt. Des weiteren berechnet die Steuereinrichtung 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart die Soll-EGR Durchflussrate durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen und steuert das EGR Ventil 40 in Übereinstimmung mit dem Berechnungsergebnis, um die EGR Durchflussrate auf die Soll-EGR Durchflussrate zu steuern. Die Steuereinrichtung 53 für die homogene Verbrennungsbetriebsart berechnet auch einen Soll-VVT Voreilwert durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen und steuert das Öldrucksteuerventil 31 des variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus 30 in Übereinstimmung mit dem Berechnungsergebnis, um den VVT Voreilwert auf den Soll-VVT Voreilwert zu steuern. Des weiteren berechnet die Steuereinrichtung 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart den Zündzeitpunkt von jedem Zylinder durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen und legt eine Hochspannung an die Zündkerze 25 bei dem Zündzeitpunkt an, um eine Funkenabgabe zu erzeugen. Von dem Zündzeitpunkt wird die vorstehend beschriebene Zündzeitpunktseffizienzberechnung berechnet.

Es wird nun auf Fig. 10B Bezug genommen, wobei die Funktionen der Steuereinrichtung 54 der geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart beschrieben werden. Die Steuereinrichtung 54 der geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart führt eine Drehmomentbedarfssteuerung mit einer Priorität bezüglich der Kraftstoffmenge durch, die das erforderliche angezeigte Drehmoment in die Soll-Kraftstoffmenge umwandelt, die Soll- Kraftstoffmenge mit dem Soll-Luftkraftstoffverhältnis multipliziert, um die Soll-Zylinderluftlademenge zu erhalten, und den Drosselwinkel einrichtet. Angesichts der Tatsache, dass das angezeigte Drehmoment gemäß dem Luftkraftstoffverhältnis in einem Zylinder schwankt, wird das erforderliche angezeigte Drehmoment korrigiert durch geteilt werden mit der Luftkraftstoffverhältniseffizienz (erforderliches angezeigtes Drehmoment nach der Korrektur = erforderliche angezeigte Drehmoment-Luftkraftstoffverhältniseffizienz). Gemäß dem Berechnungsverfahren der Luftkraftstoffverhältniseffizienz wird auf eine ähnliche Weise wie bei der Steuereinrichtung 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart die Luftkraftstoffverhältniseffizienz durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Soll- Luftkraftstoffverhältnis berechnet. Auf der Grundlage des korrigierten erforderlichen angezeigten Drehmoments und der Motordrehzahl Ne wird die Soll-Kraftstoffmenge durch ein Kennfeld oder dergleichen berechnet. Die Soll-Kraftstoffmenge wird mit verschiedenen Korrekturfaktoren (Kühlwassertemperaturkorrekturfaktor, Luftkraftstoffverhältnisrückführkorrekturfaktor, Lernkorrekturfaktor und dergleichen) multipliziert, wodurch eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge erhalten wird. Ein Einspritzimpuls mit einer Impulsbreite gemäß der Kraftstoffeinspritzmenge wird zu dem Kraftstoffeinspritzventil 21 bei dem Kompressionshub von jedem Zylinder abgegeben, um die Kraftstoffeinspritzung auszuführen. Bei dem Antrieb bei der geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart wird der Kraftstoff direkt in die Zylinder eingespritzt bei dem Kompressionshub, um ein geschichtetes Ladungsluftkraftstoffgemisch zu erzeugen und die geschichtete Ladungsverbrennung wird durchgeführt. Des weiteren berechnet die Steuereinrichtung 54 der geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart den Zündzeitpunkt durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit der Soll- Kraftstoffmenge und der Motordrehzahl Ne und legt eine Hochspannung an die Zündkerze 25 bei dem Zündzeitpunkt an, um eine Funkenabgabe zu erzeugen. Die Steuereinrichtung 54 der geschichteten Ladungsverbrennungsbetriebsart berechnet eine Soll-Zylinderluftlademenge durch Multiplizieren der Soll- Kraftstoffmenge mit dem Soll-Luftkraftstoffverhältnis, berechnet den Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage der Soll- Zylinderladeluftmenge, der Motordrehzahl Ne, der EGR Durchflussrate, des VVT Voreilwerts und dergleichen, gibt ein Steuersignal gemäß dem Soll-Drosselwinkel an den Motor 14 des elektronischen Drosselsystems ab und steuert die-Drosselklappe 15 an, um den Drosselwinkel zu steuern. Die Steuereinrichtung 54 für die geschichtete Ladungsverbrennungsbetriebsart steuert das EGR Ventil 40 in Übereinstimmung mit einer Soll-EGR Durchflussrate an, die eingerichtet wird auf der Grundlage der Soll-Kraftstoffmenge oder dergleichen, um die EGR Durchflussrate auf die Soll-EGR Durchflussrate zu steuern, und steuert das Öldrucksteuerventil 31 des variablen Ventilsteuerzeitmechanismus 30 in Übereinstimmung mit dem Soll- VVT Voreilwert, der eingerichtet wird auf der Grundlage der Soll-Kraftstoffmenge und dergleichen, um dadurch den VVT Voreilwert auf den Soll-VVT Voreilwert zu steuern.

Die Konfiguration des Soll-Drosselwinkelberechnungsmodells zum Berechnen des Soll-Drosselwinkels auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge und dergleichen bei dem Antrieb mit der homogenen Verbrennungsbetriebsart wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 bis 18 beschrieben. Fig. 11 zeigt ein funktionales Blockschaltbild der Skizze der Funktion angesichts der Drosselsteuerung aus Funktionen der Steuereinrichtung 53 der homogenen Verbrennungsbetriebsart. Fig. 12 und 13 zeigen funktionelle Blockschaltbilder jeweils eines konkreten Beispiels der Funktion angesichts der Drosselsteuerung. Fig. 14 zeigt ein funktionelles Blockschaltbild der Funktion einer Berechnungseinrichtung 62 eines Grundsollansaugdrucks.

Eine Berechnungseinrichtung 61 für die Zylinderluftlademenge berechnet die Soll-Zylinderluftlademenge Metg durch ein Kennfeld oder dergleichen auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments, das durch die Berechnungseinrichtung 51 für das erforderliche angezeigte Drehmoment berechnet wird, und der Motordrehzahl Ne.

Die Berechnungseinrichtung 62 des Grundsollansaugdrucks berechnet einen Grundsollansaugdruck Pmbase auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge Metg, die berechnet wird durch die Berechnungseinrichtung 61 für die Soll- Zylinderluftlademenge, der Motordrehzahl Ne und des VVT Voreilwerts folgendermaßen. Bei einer stetigen Antriebsbetriebsart werden die Beziehungen zwischen der Motordrehzahl Ne, der Soll-Zylinderluftlademenge Metg und des Ansaugdrucks Pm für jeden Voreilwert des VVT im voraus gemessen. Ein Kennfeld zum Berechnen des Grundsollansaugdrucks Pmbase aus der Motordrehzahl Ne und der Soll- Zylinderluftlademenge Metg für jeden Voreilwert des VVT, wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird erzeugt und in dem ROM der ECU 16 gespeichert. Beim Berechnen des Grundsollansaugdrucks Pmbase wird ein Kennfeld in Übereinstimmung mit dem Voreilwert des VVT bei dem Zeitpunkt gewählt und der Grundsollansaugdruck Pmbase wird aus der Motordrehzahl Ne und der Soll- Zylinderluftlademenge Metg berechnet.

Wenn der vorliegende VVT Voreilwert nicht mit dem VVT Voreilwerten einer Gruppe von Kennfeldern übereinstimmt, die in dem ROM gespeichert sind, werden zwei Kennfelder gewählt, die am nähesten bei dem vorliegenden VVT Voreilwert liegen, und der Grundsollansaugdruck Pmbase wird durch eine lineare Interpolation berechnet. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, werden die beiden Grundsollansaugdrücke Pmbase, die aus den beiden Kennfeldern berechnet werden, durch eine gerade Linie angenähert und der Grundsollansaugdruck Pmbase gemäß dem vorliegenden VVT Voreilwert wird aus der geraden Linie berechnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird beim Leerlauf der Grundsollansaugdruck Pmbase unter Verwendung der Soll- Leerlaufdrehzahl Netarget anstelle der Ist-Motordrehzahl Ne berechnet. Auf eine derartige Weise bei einem Leerlauf wird der Grundsollansaugdruck Pmbase so eingerichtet, dass sich die Motordrehzahl Ne an die Soll-Leerlaufdrehzahl Netarget annähert, so dass die Leerlaufdrehzahlstabilität verbessert werden kann. Erfindungsgemäß kann jedoch der Grundsollansaugdruck Pmbase unter Verwendung der Ist- Motordrehzahl Ne auf eine ähnliche Weise wie bei einem leerlauffreien Betrieb berechnet werden.

Eine in Fig. 11 gezeigte Korrektureinrichtung 63 dient als eine Korrektureinrichtung für den Soll-Ansaugdruck zum Erhalten eines Soll-Ansaugdrucks Pmtg durch Korrigieren des Grundsollansaugdrucks Pmbase, der berechnet wird durch die Berechnungseinrichtung 62 für den Grundsollansaugdruck in Übereinstimmung mit vorgegebenen Parametern als Faktoren, die Schwankungen des Ansaugdrucks verursachen, und dient auch als eine Korrektureinrichtung für eine Soll-Zylinderluftlademenge zum Korrigieren der Soll-Zylinderluftlademenge Metg in Übereinstimmung mit vorgegebenen Parametern als Faktoren, die Schwankungen der Zylinderluftlademenge verursachen.

Bei dem Ausführungsbeispiel werden als vorgegebene Parameter als Faktoren, die Schwankungen des Ansaugdrucks verursachen, die EGR Durchflussrate MEGR, die Spüldurchflussrate Mpurg und der Atmosphärendruck Po betrachtet. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, werden ein EGR Korrekturfaktor fEGR, ein Spülkorrekturfaktor fpurg und ein Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo berechnet und der Grundsollansaugdruck Pmbase wird korrigiert unter Verwendung der Korrekturfaktoren, wodurch der Soll-Ansaugdruck Pmtg erhalten wird. Beim Berechnen des EGR Korrekturfaktors fEGR wird zunächst die EGR Durchflussrate MEGR geschätzt durch die Schätzeinrichtung 59 für die EGR Durchflussrate (siehe Fig. 11) auf der Grundlage des Öffnungsgrads EGRV des EGR Ventils 40, des Ansaugdrucks Pm, des Atmosphärendrucks Po, der Außenlufttemperatur To und dergleichen und der EGR Korrekturfaktor fEGR wird berechnet unter Verwendung der EGR Durchflussrate MEGR und der Soll-Zylinderluftlademenge Metg.

fEGR = 1 + MEGR/Metg

Beim Berechnen des Spülkorrekturfaktors fpurg wird zunächst die Spüldurchflussrate Mpurg geschätzt durch die Schätzeinrichtung 60 für die Spüldurchflussrate (siehe Fig. 11) auf der Grundlage der Spülrate und des Ansaugdrucks Pm und der Spülkorrekturfaktor fpurg wird berechnet durch die folgende Gleichung unter Verwendung der Spüldurchflussrate Mpurg und der Soll-Zylinderluftlademenge Metg.

fpurg = 1 + Mpurg/Metg

Ein Berechnungsverfahren des Atmosphärendruckkorrekturfaktors fPo wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben. Der Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo ist ein Korrekturfaktor, mit dem der Grundsollansaugdruck Pmbase und die Soll-Zylinderluftlademenge Metg berechnet werden können unter Verwendung eines Kennfelds, das gemessen wird bei dem Zustand des Fahrens auf Meereshöhe bzw. in einer Flachlandregion (Standardatmosphärendruck Postd) selbst in einer Umgebung, in der der Atmosphärendruck Po niedriger ist als der Standardatmosphärendruck Postd ist. Die folgende Beziehung wird erfüllt bei der stetigen Antriebsbetriebsart bei dem Fahren auf Meereshöhe.

Mestd = Mthstd
= C.A.Postd/R√To.Φ(Pm/Postd) (1)

wobei Mestd eine Zylinderluftlademenge auf Meereshöhe ist, Mthstd ist eine Drosseldurchtrittsluftmenge auf Meereshöhe und Postd ist ein Atmosphärendruck auf Meereshöhe oder ein Standardatmosphärendruck. C bezeichnet einen Durchflusskoeffizienten, A bezeichnet eine wirksame Drosselöffnungsquerschnittsfläche, R bezeichnet eine Gaskonstante und To bezeichnet eine Außenlufttemperatur. Φ(Pm/Postd) wird berechnet aus einem Kennfeld oder dergleichen mit Charakteristiken, wie sie in Fig. 15 gezeigt sind.

Bei der stetigen Antriebsbetriebsart während der Fahrt oberhalb von Meereshöhe ist die folgende Beziehung erfüllt:

Mealt = Mthalt = C.A.Poalt/R√To.Φ(Pm/Poalt) (2)

wobei Mealt eine Zylinderluftlademenge oberhalb von Meereshöhe ist, Mthalt ist eine Drosseldurchtrittsluftmenge oberhalb von Meereshöhe und Poalt ist ein Atmosphärendruck oberhalb von Meereshöhe. Φ(Pm/Poalt) wird als ein sog. Druckeigenschaftswert bezeichnet.

Die folgende Gleichung wird von den vorstehenden Gleichungen (1) und (2) abgeleitet.

Mealt = Φ(Pm/Poalt)/Φ(Pm/Postd).Poalt/Postd.Mestd (3)

Die Gleichung (3) zeigt die Beziehung an zwischen der Zylinderluftlademenge Mestd auf Meereshöhe und der Zylinderluftlademenge Mealt oberhalb von Meereshöhe bezüglich demselben Ansaugdruck Pm. Aus der Beziehung wird die Beziehung zwischen der Soll-Zylinderluftlademenge Metgstd auf Meereshöhe und einer Soll-Zylinderluftlademenge Metgalt oberhalb von Meereshöhe bezüglich demselben Ansaugdruck Pm folgendermaßen erhalten.

Metgalt = Φ(Pm/Poalt)/Φ(Pm/Postd).Poalt/Postd.Metgstd
= fPo.Metgstd (4)

Aus der Gleichung (4) wird der Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo durch die folgende Gleichung berechnet.

fPo = Φ(Pm/Poalt)/Φ(Pm/Postd).Poalt/Postd (5)

Wenn angenommen wird, dass der durch den Atmosphärendrucksensor 46 erfasste Atmosphärendruck Po mit dem Atmosphärendruck Poalt oberhalb von Meereshöhe übereinstimmt, wird die folgende Gleichung aus der Gleichung (6) abgeleitet.

fPo = Φ(Pm/Po)/Φ(Pm/Postd).Po/Postd (6)

In der Gleichung (6) ist der Atmosphärendruck Postd (Standardatmosphärendruck) auf Meereshöhe ein konstanter Wert, so dass Variablen in der Gleichung (6) nur der Ansaugdruck Pm und der Atmosphärendruck Po sind. Als jene Werte können die Werte verwendet werden, die durch den Ansaugdrucksensor 18 und den Atmosphärendrucksensor 46 erfasst werden.

Durch Multiplizieren des Grundsollansaugdrucks Pmbase mit dem EGR Korrekturfaktor fEGR, dem Spülkorrekturfaktor fpurg und dem Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo, die wie vorstehend beschrieben berechnet werden, wird der Soll-Ansaugdruck Pmtg erhalten.

Pmtg = Pmbase × fEGR × fpurg × fPo (7)

Bezüglich dem Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo wird vor der Berechnung des Grundsollansaugdrucks Pmbase die Soll- Zylinderluftlademenge Metg durch den Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo multipliziert und wird korrigiert durch den Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo und der Grundsollansaugdruck Pmbase kann berechnet werden unter Verwendung der korrigierten Soll-Zylinderluftlademenge Metg.

Andererseits sind die Einrichteeinrichtung 46 für die Soll-Ansaugdruckuntergrenze und die Wahleinrichtung für den endgültigen Soll-Ansaugdruck eine Reguliereinrichtung zum Verhindern, dass der Ist-Ansaugdruck Pm extrem abfällt. Wenn der Ist-Ansaugdruck Pm, der durch den Ansaugdrucksensor 18 erfasst wird, höher als ein vorgegebenes Soll- Ansaugdruckuntergrenzenwert Pmlimit ist, wählt die Wahleinrichtung 65 für den endgültigen Soll-Ansaugdruck den durch die Gleichung (7) berechneten Soll-Ansaugdruck Pmtg als den endgültigen Soll-Ansaugdruck Pmtg.

Wenn im Gegensatz der durch den Ansaugdrucksensor 18 erfasste Ist-Ansaugdruck Pm gleich oder niedriger als der vorgegebene Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit ist, wählt die Wahleinrichtung 66 für den endgültigen Soll-Ansaugdruck den Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit, der eingerichtet wird durch die Einrichteeinrichtung 64 für den Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert, als den endgültigen Soll-Ansaugdruck Pmtg. Der Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit wird so eingerichtet, dass ein Anstieg des Motoröls in den Zylinder hinein und eine unzureichende Luftmenge verhindert werden (Verschlechterung des Verbrennungszustands), die durch einen extremen Abfall des Ansaugdrucks Pm verursacht werden.

Die Einrichteeinrichtung 65 für die Soll- Zylinderluftlademengenuntergrenze und die Wahleinrichtung 67 für die endgültige Soll-Zylinderluftlademenge sind eine Reguliereinrichtung zum Verhindern einer extremen Abnahme der Zylinderluftlademenge. Der Prozess ist in Fig. 12 gezeigt. Wenn der durch den Ansaugdrucksensor 18 erfasste Ist-Ansaugdruck Pm gleich oder niedriger wird als der vorgegebene Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit, wählt die Wahleinrichtung 67 für die endgültige Soll-Zylinderluftlademenge einen Wert als eine endgültige Soll-Zylinderluftlademenge Metg, der erhalten wird durch Korrigieren des Soll- Zylinderluftlademengenuntergrenzwerts Metglimit, der eingerichtet wird durch die Einrichteeinrichtung 65 für den Soll-Zylinderluftlademengenuntergrenzwert in Übereinstimmung mit dem Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit mit der Spüldurchflussrate Mpurg. Der Prozess wird ausgedrückt als Metg = Metglimit - Mpurg.

Wenn im Gegensatz der durch den Ansaugdrucksensor 18 erfasste Ist-Ansaugdruck Pm höher ist als der vorgegebene Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit, wählt die Wahleinrichtung 67 für die endgültige Soll-Zylinderluftlademenge einen Wert als die endgültige Soll-Zylinderluftlademenge Metg, der erhalten wird durch Korrigieren der Soll-Zylinderluftlademenge Metg, die berechnet wird durch die Berechnungseinrichtung 61 für die Soll-Zylinderluftlademenge mit der Spüldurchflussrate Mpurg. Der Prozess wird ausgedrückt als Metg = Metg - Mpurg.

Andererseits berechnet die in Fig. 11 gezeigte Berechnungseinrichtung 68 für den Soll-Drosselwinkel einen Soll-Drosselwinkel Thrcom auf der Grundlage des Soll- Ansaugdrucks Pmtg und der Soll-Zylinderluftlademenge Metg unter Verwendung eines Soll-Drosselwinkelberechnungsmodells mit einem Phasenvoreilausgleich, der nachfolgend beschrieben wird, gibt ein Steuersignal gemäß dem Soll-Drosselwinkel Thrcom an ein Drosselstellglied (Motor 14) ab und steuert das Drosselventil 15 an, um den Drosselwinkel auf den Soll-Drosselwinkel Thrcom zu steuern.

Das Soll-Drosselwinkelberechnungsmodell mit dem Phasenvoreilausgleich, das bei dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird folgendermaßen von einem Luftansaugsystemmodell abgeleitet (ein Drosselmodell und ein Ansaugkrümmermodell), wie in Fig. 16 gezeigt ist.

Das Ansaugkrümmermodell ist ein Modell des Verhaltens einer Ansaugluft die durch eine Ansaugbahn hindurchströmt, die sich erstreckt von der Drosselklappe 15 zu dem Einlassanschluss des Motors 11 (die nachfolgend als eine "Ansaugbahn stromabwärts der Drossel" bezeichnet wird) und wird von dem Massenerhaltungsgesetz und einer Gaszustandsgleichung folgendermaßen abgeleitet. Wenn das Massenerhaltungsgesetz angewandt wird auf die Strömung der Ansaugluft in der Ansaugbahn stromabwärts der Drossel, wird die Beziehung erhalten, die durch die folgende Gleichung (8) ausgedrückt wird.

d/dt.Min = Mth - Me (8)

wobei d/dt.Min einen Änderungsbetrag der Luftmasse in der Ansaugbahn stromabwärts der Drossel bezeichnet, Mth eine Drosseldurchtrittsluftmenge bezeichnet und Me eine Zylinderluftlademenge anzeigt. Jeder der Werte d/dt.Min, Mth und Me bezeichnet einen Wert pro Zeiteinheit (oder ein Probenintervall).

Wenn die Gaszustandsgleichung angewandt wird auf die Ansaugbahn stromabwärts der Drossel, wird die Beziehung erhalten, die durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt wird.

Me = ηvol.(Ne/60)/2.Vc.(Min/Vim) (9)

ηvol: volumetrische Effizienz
Ne: Motordrehzahl (min^-1)
Vc: Zylindervolumen
Vim: Volumen der Ansaugbahn stromabwärts der Drossel

Die folgende Gleichung (10) wird von den vorstehenden Gleichungen (8) und (9) abgeleitet.

d/dt.Min = Mth - ηvol.(Ne/60)/2.Vc.(Min/Vim)
= Mth - Min/τim (10)

wobei τim eine Modellzeitkonstante des Ansaugkrümmermodells bezeichnet und durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt wird.

τim = 120.Vim/(η.Ne.Vc) (11)

Wenn die Gleichung (10) einer Laplace Transformation ausgesetzt wird, wird die folgende Gleichung erhalten.

sMin = Mth - 1/τim.Min
∴Mim = 1/(s + 1/τim).Mth
= τim/(1(τim.s).Mth (12)

Aus den Gleichungen (9), (11) und (12) wird die Ansaugkrümmermodellgleichung abgeleitet, die durch die folgende Gleichung (13) ausgedrückt wird.

Me = 1/τim.Mim
= 1/τim.τim/(1 + τim.s).Mth
= 1/(1 + τim.s).Mth (13)

Das durch die Gleichung (13) ausgedrückte Ansaugkrümmermodell ist ein Modell zum Berechnen der Zylinderluftlademenge Me aus der Drosselluftdurchtrittsmenge Mth. Wenn ein inverses Modell des Ansaugkrümmermodells verwendet wird, kann deshalb die Drosselluftdurchtrittsmenge Mth aus der Zylinderluftlademenge Me berechnet werden. Das inverse Modell des Ansaugkrümmermodells wird aus der Gleichung (13) folgendermaßen abgeleitet.

Mth = (1 + τim.s)Ms
= Me + τim.s.Me (14)

Wenn bei der vorstehenden Gleichung ein Differenzialelement, das durch eine inverse Transformation eines Nacheilelements der ersten Ordnung erhalten wird, durch einen Phasenvoreilausgleich angenähert wird, um eine Divergenz von τim.s.Me zu verhindern, wird ein inverses Ansaugkrümmermodell (inverses Modell des Ansaugkrümmermodells) abgeleitet, das durch die folgende Gleichung (15) ausgedrückt wird.

Mth = Me + τim.αT.s/(1+αT.s).Me (15)

αT.s/(1 + αT.s) bezeichnet eine Übergangsfunktion des Phasenvoreilausgleichs. α bezeichnet eine Zeitkonstante und α ist größer als 1 (α < 1). T bezeichnet einen Probenzyklus.

Deshalb wird das inverse Ansaugkrümmermodell zum Berechnen der Soll-Drosselluftdurchtrittsmenge Mthtg aus der Soll- Zylinderluftlademenge Metg durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt.

Mthtg = Metg + τim.αT.s/(1 + αT.s).Metg (16)

Andererseits ist das Drosselmodell wie in Fig. 17 gezeigt aufgebaut. Das Drosselmodell wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt.

Meth = C.A.Po/R√To.Φo
= f (Thr).Po/√To.Φo (17)

Mestd bezeichnet eine Zylinderluftlademenge auf Meereshöhe, Mthstd bezeichnet eine Drosselluftdurchtrittsmenge auf Meereshöhe, C bezeichnet einen Durchflusskoeffizienten, A bezeichnet eine wirksame Drosselöffnungsquerschnittsfläche, R bezeichnet eine Gaskonstante und To drückt die Außenlufttemperatur aus. Po zeigt einen Atmosphärendruck an und Φo bezeichnet einen Druckeigenschaftswert. f(Thr) wird als ein Drosselluftdurchtrittsmengeneigenschaftswert bezeichnet und f(Thr) = C.A.1/R. Der Drosselluftdurchtrittsmengeneigenschaftswert f(Thr) wird durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Drosselwinkel Thr berechnet. Der Drosselluftströmungsdurchtrittseigenschaftswert f(Thr) wird so eingerichtet, dass sich die Drosselluftströmungsdurchtrittsrate Mth erhöht, wenn sich der Drosselwinkel Thr erhöht. Der Druckeigenschaftswert Φo wird durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen dem Ansaugdruck Pm und dem Atmosphärendruck Po berechnet und kann theoretisch folgendermaßen berechnet werden.

Wenn Pm/Po < (2/(κ + 1))^κ/(κ-1) gilt, wird der Druckeigenschaftswert Φo als Φo = 2κ/(κ-1).((Pm/Po)^2/κ - (Pm/ Po)^{(κ + 1)(κ-1)})^1/2 berechnet.

Wenn Pm/Po ≦ (2/(κ + 1))^k/(k-1) gilt, wird der Druckeigenschaftswert Φo als Φo = 2κ/(κ-1).((2/(κ + 1))^2/(κ-1) - (2/(κ + 1))^{(κ+1)/(κ-1)})^1/2 berechnet.

κ bezeichnet ein Verhältnis der spezifischen Wärme

Das durch die Gleichung (17) ausgedrückte Drosselmodell ist ein Modell zum Berechnen der Drosselluftdurchtrittsmenge Mth aus dem Drosselwinkel Thr. Wenn ein inverses Modell (inverses Drosselmodell) des Drosselmodells verwendet wird, kann deshalb der Drosselwinkel Thr aus der Drosselluftdurchtrittsmenge Mth berechnet werden. Das inverse Drosselmodell wird aus der Gleichung (17) folgendermaßen abgeleitet.

f(Thr) = √To/Po.1/Φo.Meth (18)

∴Thr = f^-1(√To/Po.1/Φo.Meth) (19)

Deshalb wird das inverse Drosselmodell zum Berechnen des Soll-Drosselwinkels Thrcom aus der Soll- Drosselluftdurchtrittsmenge Mthtg durch die folgende Gleichung ausgedrückt.

Thrcom = f^-1(√To/Po.1/Φo.Mthtg) (20)

Durch eine Kombination der Gleichung (16) des inversen Ansaugkrümmermodells zum Berechnen der Soll- Drosselluftdurchtrittsmenge Mthtg aus der Soll- Zylinderluftlademenge Metg und der Gleichung (20) des inversen Drosselmodells zum Berechnen des Soll-Drosselwinkels Thrcom aus der Soll-Drosselluftdurchtrittsmenge Mthtg, wird das Soll- Drosselwinkelberechnungsmodell zum Berechnen des Soll- Drosselwinkels Thrcom aus der Soll-Zylinderluftlademenge Metg abgeleitet. Die Konfiguration des Soll- Drosselwinkelberechnungsmodells (ein inverses Modell des Luftansaugsystemmodells) ist durch das Blockschaltbild von Fig. 18 gezeigt.

Der Prozess des Berechnens des Soll-Drosselwinkels Thrcom unter Verwendung des Soll-Drosselwinkelberechnungsmodells wird durch das in Fig. 19 und 20 gezeigte Drosselsteuerprogramm ausgeführt. Das Programm wird durch die ECU 16 bei jeder vorgegebenen Zeit oder jedem vorgegebenen Kurbelwinkel ausgeführt. Wenn das Programm gestartet wird, wird zunächst beim Schritt 201 die Soll-Zylinderluftlademenge Metg durch ein Kennfeld oder dergleichen auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments und der Motordrehzahl Ne berechnet. Beim Leerlauf kann zum Verbessern der Leerlaufdrehzahlstabilität die Soll-Zylinderluftlademenge Metg unter Verwendung der Soll-Leerlaufdrehzahl Netarget anstelle der Ist-Motordrehzahl Ne berechnet werden.

Danach schreitet das Programm zum Schritt 202 fort, bei dem der Grundsollansaugdruck Pmbase auf der Grundlage der Soll- Zylinderluftlademenge Metg, der Motordrehzahl Ne und dem VVT Voreilwert berechnet wird. Beim Leerlauf zum Verbessern der Leerlaufdrehzahlstabilität kann der Grundsollansaugdruck Pmbase unter Verwendung der Soll-Leerlaufdrehzahl Netarget anstelle der Ist-Motordrehzahl Ne berechnet werden.

Danach schreitet das Programm zum Schritt 203 fort, bei dem die EGR Durchflussrate MEGR auf der Grundlage des Öffnungsgrads EGRV des EGR Ventils 40, des Ansaugdrucks Pm, des Atmosphärendrucks Po, der Außentemperatur To und dergleichen berechnet wird, und der EGR Korrekturfaktor fEGR wird durch die folgende Gleichung unter Verwendung der EGR Durchflussrate MEGR und der Soll-Zylinderluftlademenge Metg berechnet.

fEGR = 1 + MEGR/Metg

Bei dem folgenden Schritt 204 wird die Spüldurchflussrate Mpurg auf der Grundlage der Spülrate und des Ansaugdrucks Pm berechnet und der Spülkorrekturfaktor fpurg wird durch die folgende Gleichung unter Verwendung der Spüldurchflussrate Mpurg und der Soll-Zylinderluftlademenge Metg berechnet.

fpurg = 1 + Mpurg/Metg

Des weiteren wird beim Schritt 205 der Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo durch die Gleichung (6) unter Verwendung des Atmosphärendrucks Po berechnet, der durch den Atmosphärendrucksensor 46 erfasst wird.

Danach wird beim Schritt 206 der Grundsollansaugdruck Pmbase mit dem EGR Korrekturfaktor fEGR, dem Spülkorrekturfaktor fpurg und dem Atmosphärendruckkorrekturfaktor fPo berechnet, wodurch der Soll-Ansaugdruck Pmtg erhalten wird.

Pmtg = Pmbase × fEGR × fpurg × fPo

Beim Schritt 207 wird ermittelt, ob der durch den Ansaugdrucksensor 18 erfasste Ansaugdruck Pm gleich oder niedriger als der vorgegebene Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit ist oder nicht. Der Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit wird so eingerichtet, dass der Anstieg des Motoröls in die Zylinder hinein und die unzureichende Luftmenge (Verschlechterung des Verbrennungszustands) verhindert werden können, die durch einen extremen Abfall des Ansaugdrucks Pm verursacht wird. Der Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit kann ein fixer Wert sein, der durch einen Versuch voreingestellt ist, eine Simulation oder dergleichen, oder kann durch ein Kennfeld oder dergleichen eingerichtet werden in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen, wie beispielsweise der Soll-Zylinderluftlademenge Metg.

Wenn beim Schritt 207 ermittelt wird, dass der Ist- Ansaugdruck Pm gleich oder niedriger als der Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit ist, schreitet das Programm zum Schritt 208 fort, bei dem der Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit als der endgültige Soll- Ansaugdruck Pmtg eingerichtet wird.

Pmtg = Pmlimit

Danach schreitet das Programm zum Schritt 209 fort, bei dem der Soll-Zylinderluftlademengenuntergrenzwert Metglimit in Übereinstimmung mit dem Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit berechnet wird und bei dem folgenden Schritt 210 wird der Soll- Zylinderluftlademengenuntergrenzwert Metglimit als die Soll- Zylinderluftlademenge Metg eingerichtet.

Metg = Metglimit

Wenn im Gegensatz beim Schritt 207 ermittelt wird, dass der Ist-Ansaugdruck Pm höher ist als der vorgegebene Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert Pmlimit, werden die bei den Schritten 201 und 206 berechnete Soll-Zylinderluftlademenge Metg und der Soll-Ansaugdruck Pmtg wie sie sind verwendet.

Nach dem Ermitteln der Soll-Zylinderluftlademenge Metg und des Soll-Ansaugdrucks Pmtg, wie vorstehend beschrieben ist, schreitet das Programm zum Schritt 211 fort, bei dem die Soll- Zylinderluftlademenge Metg durch die Spüldurchflussrate Mpurg korrigiert wird, wodurch die endgültige Soll- Zylinderluftlademenge Metg erhalten wird.

Metg = Metg - Mpurg

Danach schreitet das Programm zum Schritt 212 fort, bei dem die Soll-Zylinderluftlademenge Metg einem Phasenvoreilausgleich ausgesetzt wird durch Verwenden des inversen Ansaugkrümmermodells, wodurch die Soll- Drosselluftdurchtrittsmenge Mthtg berechnet wird.

Bei dem folgenden Schritt 213 wird der Drosselluftdurchflussratendurchtrittseigenschaftswert f(Thr) des inversen Drosselmodells durch die folgende Gleichung berechnet unter Verwendung der Soll- Drosselluftdurchflussdurchtrittsmenge Mthtg, des Atmosphärendrucks Po, der Außenlufttemperatur To und des Druckeigenschaftswert Φo.

f(Thr) = √To/Po.1/Φo.Mthtg

Dabei kann der Druckeigenschaftswert Φo durch ein Kennfeld oder dergleichen unter Verwendung von Pmtg/Po als ein Parameter berechnet werden.

Anschließend schreitet das Programm zum Schritt 214 fort, bei dem der Soll-Drosselwinkel Thrcom durch ein Kennfeld oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Drosselluftdurchflussratendurchtrittseigenschaftswert f(Thr) berechnet wird. Danach beim Schritt 215 wird ein Steuersignal gemäß dem Soll-Drosselwinkel Thrcom an den Motor 14 abgegeben und der Drosselwinkel wird so gesteuert, dass er mit dem Soll- Drosselwinkel Thrcom übereinstimmt.

Bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel wird der Soll- Drosselwinkel auf der Grundlage des Soll-Ansaugdrucks und der Soll-Zylinderluftlademenge berechnet. Folglich kann im Vergleich mit der herkömmlichen Technik, wobei der Soll- Drosselwinkel nur aus der Soll-Zylinderluftlademenge berechnet wird, die Steuergenauigkeit der Zylinderluftlademenge verbessert werden. Darüberhinaus wird der Soll-Ansaugdruck durch eine Korrektur des Grundsollansaugdrucks erhalten, der berechnet wird aus der Soll-Zylinderluftlademenge und der Motordrehzahl in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Parametern (wie beispielsweise der EGR Durchflussrate, der Spüldurchflussrate und des Atmosphärendrucks) als Faktoren, die Schwankungen des Ansaugdrucks verursachen, so dass der Soll- Drosselwinkel ohne durch die Parameter beeinflusst zu werden berechnet werden kann. Selbst bei Betriebszuständen, die Schwankungen des Ansaugdrucks durch die Parameter verursachen, kann eine genaue Drosselsteuerung erzielt werden, die die Soll- Zylinderluftlademenge erfüllt.

Des weiteren wird bei dem Ausführungsbeispiel die Soll- Zylinderluftlademenge, die auf der Grundlage des erforderlichen Drehmoments und dergleichen berechnet wird, in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Parametern korrigiert (wie beispielsweise der Spüldurchflussrate) als Faktoren, die Schwankungen der Zylinderluftlademenge verursachen, und der Soll-Drosselwinkel wird berechnet auf der Grundlage der korrigierten Soll- Zylinderluftlademenge und des Soll-Ansaugdrucks. Folglich kann auch bezüglich der Soll-Zylinderluftlademenge auf eine ähnliche Weise wie bei dem Soll-Ansaugdruck der Einfluss der Faktoren der Schwankungen beseitigt werden.

Wenn bei dem Ausführungsbeispiel der Ansaugdruck (Ansaugkrümmerdruck) gleich oder niedriger als der vorgegebene Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert wird, wird der Soll-Ansaugdruck auf den Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert eingerichtet und die Soll-Zylinderluftlademenge wird auf den Soll- Zylinderluftlademengenuntergrenzwert in Übereinstimmung mit dem Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert eingerichtet. Folglich kann beispielsweise bei Betriebszuständen, wie beispielsweise einer Abnahme des erforderlichen angezeigten Drehmoments bei hoher Drehzahl des Motors, wie beispielsweise bei der Verzögerung während der Fahrt bergab oder während einer Fahrt mit hoher Drehzahl ein extremer Abfall des Ansaugdrucks vermieden werden. Somit können Probleme verhindert werden, wie beispielsweise, dass Motoröl in die Zylinder ansteigt und in den Ansaugkrümmer eintritt oder die Zylinderluftlademenge unzureichend wird und der Verbrennungszustand instabil wird.

Des weiteren wird bei dem Ausführungsbeispiel angesichts einer Verzögerung des Erscheinens einer Änderung des Drosselwinkels (Änderung der Drosselluftdurchtrittsmenge) als eine Änderung einer Ist-Zylinderluftlademenge die Soll- Zylinderluftlademenge einem Phasenvoreilausgleich durch den Verzögerungsbetrag ausgesetzt. Deshalb kann ein Einfluss eines Verzögerungselements des Luftansaugsystems beseitigt werden und die Steuergenauigkeit der Zylinderluftlademenge kann verbessert werden.

Die Erfindung kann als ein Regler für einen Motor verwendet werden, der alle Systeme oder zumindest ein System hat aus einem variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus, einem EGR System und einem Verdampfungsspülsystem. Die Erfindung kann auch angewandt werden auf einen Motor mit Ansaugkanaleinspritzung mit dem elektronischen Drosselsystem und dergleichen und kann auf verschiedene Arten abgewandelt werden.

Eine Berechnungseinrichtung (1) für das erforderliche angezeigte Drehmoment berechnet das erforderliche angezeigte Drehmoment, das durch die Verbrennung einer Brennkraftmaschine erzeugt werden soll auf der Grundlage einer durch den Fahrer betätigten Gaspedalposition oder dergleichen. Eine Berechnungseinrichtung für die erforderliche Luftdurchflussrate berechnet eine erforderliche Luftdurchflussrate auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen. Eine Berechnungseinrichtung (4) für den Soll- Ansaugdruck berechnet einen Soll-Ansaugdruck auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate oder dergleichen. Eine Reguliereinrichtung (3) für eine minimale Luftdurchflussrate reguliert die erforderliche Luftdurchflussrate auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert. Eine Berechnungseinrichtung (5) für den Soll-Drosselwinkel berechnet einen Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate und des Soll-Ansaugdrucks. Eine Antriebseinrichtung (6) für die Drosselklappe treibt eine Drosselklappe an, um einzurichten, dass ein Ist-Drosselwinkel mit dem Soll-Dross 00408 00070 552 001000280000000200012000285910029700040 0002010214722 00004 00289elwinkel übereinstimmt. Selbst wenn Eigenschaften zwischen einem Drosselwinkel und einer Luftdurchflussrate sich unter Produkten auf Grund von Herstellungsänderungen der Systeme oder dergleichen ändern, kann der Soll-Drosselwinkel mit hoher Genauigkeit berechnet werden.

Claims (11)

1. Regler für eine Brennkraftmaschine mit:
einer Soll-Drosselwinkelberechnungseinrichtung (5) zum Berechnen eines Soll-Drosselwinkels; und
einer Drosselklappenansteuereinrichtung (6) zum Ansteuern einer Drosselklappe auf der Grundlage des Soll- Drosselwinkels,
wobei der Regler folgendes aufweist:
eine Berechnungseinrichtung (1) für ein erforderliches angezeigtes Drehmoment zum Berechnen eines erforderlichen angezeigten Drehmoments, das durch die Verbrennung der Brennkraftmaschine erzeugt werden soll auf der Grundlage einer durch den Fahrer betätigten Gaspedalposition und dergleichen;
eine Berechnungseinrichtung (2) für eine erforderliche Luftdurchflussrate zum Berechnen einer erforderlichen Luftflussrate auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen; und
eine Berechnungseinrichtung (4) für den Soll- Ansaugdruck zum Berechnen eines Soll-Ansaugdrucks auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate oder dergleichen,
wobei die Berechnungseinrichtung (5) für den Soll- Drosselwinkel den Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage der erforderlichen Luftdurchflussrate und des Soll-Ansaugdrucks berechnet.

2. Regler für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, der des weiteren folgendes aufweist:
ein Abgasrückführsteuerventil (40) zum Steuern einer Abgasrückführmenge und/oder einen variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus (30, 31) zum Ändern von Ventilsteuerzeiten,
wobei die Berechnungseinrichtung (4) für den Soll- Ansaugdruck den Soll-Ansaugdruck angesichts der Abgasrückführmenge und/oder der Ventilsteuerzeiten berechnet.

3. Regler für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, der des weiteren eine Reguliereinrichtung (3) für eine minimale Luftdurchflussrate aufweist zum Regulieren eines unteren Grenzwerts der erforderlichen Luftdurchflussrate.

4. Regler für eine Brennkraftmaschine mit einem Drosselstellglied (14) zum Antreiben einer Drosselklappe, zum Berechnen eines erforderlichen angezeigten Drehmoments, das durch die Verbrennung der Brennkraftmaschine erzeugt werden soll auf der Grundlage einer durch den Fahrer betätigten Gaspedalposition oder dergleichen, Berechnen eines Soll-Drosselwinkels auf der Grundlage des berechneten erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen und Steuern des Drosselstellglieds auf der Grundlage des berechneten Soll-Drosselwinkels mit:
einer Berechnungseinrichtung (61) für eine Soll- Zylinderluftlademenge zum Berechnen einer Soll- Zylinderluftlademenge auf der Grundlage des erforderlichen angezeigten Drehmoments oder dergleichen;
einer Berechnungseinrichtung (62) für einen Grundsollansaugdruck zum Berechnen eines Grundsollansaugdrucks auf der Grundlage der Soll- Zylinderluftlademenge und der Motordrehzahl;
einer Korrektureinrichtung (63) für den Soll- Ansaugdruck zum Erhalten eines Soll-Ansaugdrucks durch Korrigieren des Grundsollansaugdrucks in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Parameter als ein Faktor, der Schwankungen des Ansaugdrucks verursacht; und
einer Berechnungseinrichtung (68) für den Soll- Drosselwinkel zum Berechnen eines Soll-Drosselwinkels auf der Grundlage des Soll-Ansaugdrucks und der Soll- Zylinderluftlademenge.

5. Regler für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, der des weiteren folgendes aufweist:
eine Korrektureinrichtung (67) für eine Soll- Zylinderluftlademenge zum Korrigieren der Soll- Zylinderluftlademenge, die berechnet wird durch die Berechnungseinrichtung (61) für die Soll- Zylinderluftlademenge in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Parameter als ein Faktor, der Schwankungen einer Zylinderluftlademenge verursacht,
wobei die Berechnungseinrichtung (68) für den Soll- Drosselwinkel einen Soll-Drosselwinkel auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge, die korrigiert wird durch die Soll-Zylinderluftlademengenkorrektureinrichtung, und dem Soll-Ansaugdruck berechnet.

6. Regler für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5,
wobei die Korrektureinrichtung (63) für den Soll- Ansaugdruck den Grundsollansaugdruck korrigiert durch Verwenden zumindest einer Abgasrückführdurchflussrate (59) und/oder einer Spüldurchflussrate (60) als vorgegebene Parameter als Faktoren, die Schwankungen des Ansaugdrucks verursachen, und
wobei die Korrektureinrichtung (67) für die Soll- Zylinderluftlademenge die Soll-Zylinderluftlademenge korrigiert durch Verwenden zumindest der Spüldurchflussrate (60) als ein vorgegebener Parameter als ein Faktor, der Schwankungen der Zylinderluftlademenge verursacht.

7. Regler für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, der des weiteren folgendes aufweist:
eine Variablen Ventilsteuerzeitenmechanismus (30, 31) zum Ändern von Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils,
wobei die Berechnungseinrichtung (62) für den Grundsoll-Ansaugdruck einen Grundsollansaugdruck auf der Grundlage der Soll-Zylinderluftlademenge, der Motordrehzahl und der Ventilsteuerzeiten berechnet.

8. Regler für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7 mit:
einer Ansaugdruckerfassungseinrichtung (18) zum Erfassen eines Ansaugdrucks;
einer Einrichteeinrichtung (65) zum Einrichten eines unteren Grenzwerts, wenn ein durch die Ansaugdruckerfassungseinrichtung erfasster Ansaugdruck gleich oder niedriger wird als ein vorgegebener Soll- Ansaugdruckuntergrenzwert zum Einrichten des Soll- Ansaugdrucks auf den Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert und Einrichten der Soll-Zylinderluftlademenge auf den Soll- Zylinderluftlademengenuntergrenzwert in Übereinstimmung mit dem Soll-Ansaugdruckuntergrenzwert.

9. Regler für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, der des weiteren folgendes aufweist:
eine Phasenvoreilausgleichseinrichtung (67) zum Durchführen eines Phasenvoreilausgleichs bei der Soll- Zylinderluftlademenge, die verwendet wird durch die Berechnungseinrichtung für den Soll-Drosselwinkel, nur um einen Verzögerungsbetrag angesichts einer Verzögerung des Erscheinens einer Änderung des Drosselwinkels als eine Änderung der Ist-Zylinderluftlademenge.

10. Regler für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Berechnungseinrichtung (62) für den Grundsollansaugdruck einen Grundsollansaugdruck berechnet durch Verwenden einer Soll-Leerlaufdrehzahl als die Motordrehzahl bei dem Leerlaufzustand.

11. Regler für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Berechnungseinrichtung (68) für den Soll-Drosselwinkel einen Soll-Drosselwinkel berechnet durch Verwenden eines inversen Modells eines Ansaugsystemmodells des Verhaltens der Ansaugluft während einer Periode seit der Änderung eines Drosselwinkels bis die Änderung als eine Änderung der Ist- Zylinderluftlademenge erscheint.