DE10234687A1 - Regelsystem für eine Anlage und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Regelsystem für eine Anlage und Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor

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Abstract

Es wird ein Regelsystem für eine Anlage offenbart, das einen Identifizierer (54) und einen Regler (55) aufweist. Der Identifizierer (54) identifiziert Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregelten-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage (1) erhalten ist. Der Regler (55) berechnet eine Regeleingabe (KSTR) in die Anlage (1) derart, dass eine Ausgabe (KACT) von der Anlage (1) mit einem Regelsollwert (KCMD) übereinstimmt, unter Verwendung der identifizierten Modellparameter. Der Regler (55) berechnet eine Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) unter Verwendung der von dem Identifizierer (54) identifizierten Modellparameter. Der Regler (55) berechnet ferner eine Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) gemäß der Änderungsrate in der Ausgabe (KACT) von der Anlage (1) oder der Änderungsrate in einer Abweichung (e) zwischen der Ausgabe (KACT) von der anlage (1) und einem Regelsollwert (KCMD). Der Regler (55) berechnet die Regeleingabe (KSTR) zu der Anlage (1) als Summe der Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) und der Dämpfregeleingabe (KSTRDMP).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine Anlage, die einen selbstabstimmenden Regler verwendet, und sie betrifft auch ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines einem Verbrennungsmotor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches auf einen Sollwert zu regeln.
  • Ein Regelsystem für eine Anlage, das einen selbstabstimmenden Regler verwendet, ist z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-73206 beschrieben. Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das eine allgemeine Konfiguration eines Regelsystems zeigt, das einen selbstabstimmenden Regler 104 verwendet, wie er in dieser Druckschrift gezeigt ist. Ein selbstabstimmender Regler 104 besteht aus einem Parametereinstellmechanismus 105 und einem inversen Transferfunktionsregler 106. Der Parametereinstellmechanismus 105 identifiziert Modellparameter (die nachfolgend als "Selbstabstimmungs-Parameter" bezeichnet werden) eines Geregeltes- Objekt-Modells, das durch Modellbildung eines geregelten Objekts (Motorsystems) erhalten wird. Der inverse Transferfunktionsregler 106 berechnet einen Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR durch eine inverse Transferfunktion einer Transferfunktion des Geregeltes-Objekt-Modells unter Verwendung der Modellparameter, die durch den Parametereinstellmechanismus 105 identifiziert sind. Ein von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 17 erfasstes Luft-Kraftstoff-Verhälnis wird durch einen Umwandlungsabschnitt 103 in ein erfasstes Äquivalenzverhältnis KACT umgewandelt, und das erfasste Äquivalenzverhältnis KACT wird dem selbstabstimmenden Regler 104 zugeführt.
  • Ein Sollwertberechnungsabschnitt 102 berechnet einen Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Koeffizienten KCMD (Soll-Äquivalenzverhältnis) entsprechend einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und gibt den Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Koeffizienten KCMD in einen Kraftstoffmengenberechnungsabschnitt 101 und den inversen Transferfunktionsregler 106 ein. Der Parametereinstellmechanismus 105 identifiziert die Modellparameter entsprechend dem erfassten Äquivalenzverhältnis KACT und dem Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KASTR. Der inverse Transferfunktionsregler 106 berechnet einen gegenwärtigen Wert des Selbstabstimmungs- Korrekturkoeffizienten KSTR entsprechend dem Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD, dem erfassten Äquivalenzverhältnis KACT und vergangenen Werten des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR. Der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR und das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD werden in den Kraftstoffmengenberechnungsabschnitt 101 eingegeben. Der Kraftstoffmengenberechnungsabschnitt 101 berechnet eine Kraftstoffmenge TOUT, d. h. eine Kraftstoffmenge, die einem Verbrennungsmotor (nachfolgend als "Motor" bezeichnet) 1 zuzuführen ist, unter Verwendung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMD, des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR und anderer Korrekturkoeffizienten.
  • Insbesondere wird von dem Motorsystem als geregeltem Objekt ein Geregeltes-Objekt-Modell hergestellt (DARX-Modell (verzögertes autoregressives Modell mit exogener Eingabe)), das durch die unten gezeigte Gleichung (1) definiert ist.

    KACT(k) = b0 × KSTR(k-2) + r1 × KSTR(k-3)
    + r2 × KSTR(k-4) + r3 × KSTR(k-5) + s0 × KACT(k-2) (1)

    wobei b0, r1, r2, r3 und s0 die von dem Parametereinstellmechanismus 105 identifizierten Modellparameter sind. Wenn ein Modellparametervektor θ(k), das die Modellparameter als Elemente hat, durch die unten gezeigte Gleichung (2) definiert wird, wird der Modellparameter θ(k) aus der unten gezeigten Gleichung (3) berechnet.

    θ(k)T = [b0, r1, r2, r3, s0] (2)

    θ(k) = EPSθ(k-1) + KP(k)ide(k) (3)

    wobei KP(k) ein Verstärkungskoeffizientenvektor ist, der durch die unten gezeigte Gleichung (4) definiert ist, und ide(k) ein Identifikationsfehler ist, der durch die unten gezeigte Gleichung (5) definiert ist. Ferner ist EPS der Vergessen-Koeffizientenvektor, der durch die unten gezeigte Gleichung (6) definiert ist. In Gleichung (6) ist E der Vergessen-Koeffizient, der auf einen Wert zwischen 0 und 1 gesetzt ist.


  • In Gleichung (4) ist P eine quadratische Matrix, worin die diagonalen Elemente Konstanten sind und alle anderen Elemente "0" sind. In den Gleichungen (4) und (5) ist ξ(k) ein Vektor, der durch die unten gezeigte Gleichung (7) definiert ist und eine Regelausgabe (KACT) und Regeleingaben bzw. Führungsgrößen (KSTR) als Elemente hat.

    ζ(k)T = [KSTR(k-2), KSTR(k-3), KSTR(k-4),
    KSTR(k-5), KACT(k-2)] (7)
  • Ferner bestimmt der inverse Transferfunktionsregler 106 die Regeleingabe KSTR(k) so, dass die unten gezeigte Gleichung (8) gilt.

    KCMD(k) = KACT(k+2) (8)
  • Durch Anwendung von Gleichung (1) auf Gleichung (8) wird die rechte Seite von Gleichung (8) wie folgt:

    KACT(k+2) = b0 × KSTR(k) + r1 × KSTR(k-1)
    + r2 × KSTR(k-2) + r3 × KSTR(k-3) + s0 × KACT(k) (5a)
  • Demzufolge erhält man die folgende Gleichung (9), die unten gezeigt ist, aus den Gleichungen (8) und (8a). Die Regeleingabe KSTR(k) wird aus Gleichung (9) berechnet.

    KSTR(k) = (1/b0)[KCMD(k) - r1 × KSTR(k-1)
    - r2 × KSTR(k-2) - r3 × KSTR(k-3) - s0 × KACT(k)] (9)
  • D. h. der inverse Transferfunktionsregler 106 berechnet die Regeleingabe KSTR(k) derart, dass eine Abweichung e(k) zwischen einem künftigen Äquivalenzverhältnis KACT(k+2), das zwei Regelzyklen später erfasst werden wird, und der gegenwärtige Wert KCMD(k) des Soll-Äquivalenzverhältnisses "0" wird. Die Abweichung e(k) ist durch die unten gezeigte Gleichung (10) definiert.

    e(k) = KACT(k+2) - KCMD(k) (10)
  • Die Charakteristik des durch Gleichung (1) definierten Geregeltes-Objekt- Modells stimmt nicht vollständig mit der Charakteristik des tatsächlich geregelten Modells überein, sondern enthält einen Modellbildungsfehler (Differenz zwischen der Charakteristik des Geregeltes-Objekt-Modells und der Charakteristik des tatsächlichen geregelten Objekts). Ferner verwendet der Parametereinstellmechanismus 105 einen Algorithmus mit festem Verstärkungsfaktor. Wenn sich das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD stufenweise ändert, wie in Fig. 16 gezeigt, wird demzufolge das erfasste Äquivalenzverhältnis KACT durch das Identifikationsverhalten der Modellparameter aufgrund des Modellbildungsfehlers und des Algorithmus mit festem Verstärkungsfaktor beeinflusst, was manchmal zu einem Überschießen des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT in Bezug auf das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD führt.
  • Ein solches Überschießen verursacht eine Minderung der Reinigungsrate eines Katalysators, der im Abgas des Motors vorgesehen ist. Dies führt zu einer Verschlechterung der Abgascharakteristiken. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Motorleistung "pumpt", worin die Motorantriebskraft, in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen, fluktuiert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Regelsystem für eine Anlage bereitzustellen, worin eine Anlage, wie etwa das oben beschriebene Motorsystem, unter Verwendung eines selbstabstimmenden Reglers richtig geregelt wird, sodass eine Ausgabe von der Anlage akkurat mit einem Regelsollwert übereinstimmt, auch wenn sich der Regelsollwert stufenweise ändert.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regelsystem für einen Verbrennungsmotor anzugeben, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches richtig regeln kann, sodass das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das in einem Abgassystem des Motors erfasst wird, akkurat mit einem Sollwert übereinstimmt, auch wenn sich der Sollwert stufenweise ändert, um hierdurch eine Verschlechterung der Abgascharakteristik und das "Pumpen" der Motorleistung zu verhindern.
  • Zur Lösung der ersten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Regelsystem für eine Anlage vor, die ein Identifikationsmittel und ein Regelmittel enthält. Das Identifikationsmittel identifiziert Modellparameter eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage erhalten ist. Das Regelmittel berechnet eine Regeleingabe bzw. Führungsgröße zu der Anlage derart, dass eine Ausgabe von der Anlage mit einem Regelsollwert übereinstimmt, unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel identifizierten Parameter. Das Regelmittel enthält Selbstabstimmungs- Regeleingabe-Berechnungsmittel und ein Dämpfregeleingabe-Berechnungsmittel. Das Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel berechnet eine Selbstabstimmungs-Regeleingabe bzw. Führungsgröße unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel identifizierten Modellparameter. Das Dämpfregeleingabe-Berechnungsmittel berechnet eine Dämpfregeleingabe bzw. Führungsgröße gemäß einer Änderungsrate in der Ausgabe von der Anlage oder einer Änderungsrate in einer Abweichung zwischen der Ausgabe von der Anlage und dem Regelsollwert. Die Regeleingabe zu der Anlage wird als Summe der Selbstabstimmungs-Regeleingabe und der Dämpfregeleingabe berechnet.
  • Mit dieser Konfiguration wird die selbstabstimmende Regeleingabe unter Verwendung der Modellparameter berechnet, die durch das Identifikationsmittel identifiziert sind, und die Dämpf-Regeleingabe wird gemäß der Änderungsrate der Ausgabe von der Anlage oder der Änderungsrate der Abweichung zwischen der Ausgabe von der Anlage und dem Regelsollwert berechnet. Dann wird die Regeleingabe zu der Anlage als die Summe der selbstabstimmenden Regeleingabe und der Dämpfführungsgröße berechnet. Demzufolge kann ein Überschießen der Ausgabe von der Anlage in Bezug auf den Regelsollwert verhindert werden, und die Folgercharakteristik auf den Regelsollwert kann verbessert werden. Die "Folgercharakteristik" bedeutet die Leistung eines Reglers in Bezug auf den Zustand, in dem die Ausgabe von der Anlage dem Regelsollwert folgt.
  • Bevorzugt berechnet das Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel die Selbstabstimmungs-Regeleingabe derart, dass eine Reaktionscharakteristik einer Abweichung zwischen der Ausgabe von der Anlage und dem Regelsollwert eine bestimmte Charakteristik bekommt.
  • Mit dieser Konfiguration wird die selbstabstimmende Regeleingabe so berechnet, dass eine Reaktionscharakteristik der Abweichung zwischen der Ausgabe von der Anlage und dem Regelsollwert eine bestimmte Charakteristik bekommt. Im Vergleich zu dem Fall, wo die Reaktionscharakteristik nicht so geregelt wird, dass sie eine bestimmte Charakteristik bekommt, kann der Dämpfverstärkungsfaktor der Dämpfregeleingabe bzw. Führungsgröße vergrößert werden, um hierdurch einen größeren Effekt zum Mindern des Überschießens zu erhalten.
  • Die Erfindung sieht ein anderes Regelsystem für eine Anlage vor, das ein Identifikationsmittel und ein Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel enthält. Das Identifikationsmittel identifiziert Modellparameter eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage erhalten ist. Das Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel berechnet eine Selbstabstimmungs-Regeleingabe zu der Anlage unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel identifizierten Modellparameter, sodass eine Ausgabe von der Anlage mit einem Regelsollwert übereinstimmt. Zusätzlich berechnet das Selbstabstimmungs-Regeleingabe- Berechnungsmittel die Selbstabstimmungs-Regeleingabe derart, dass eine Reaktionscharakteristik einer Abweichung zwischen der Ausgabe von der Anlage und dem Regelsollwert eine bestimmte Charakteristik bekommt.
  • Mit dieser Konfiguration wird die Selbstabstimmungs-Regeleingabe in die Anlage durch den Selbstabstimmungs-Regler unter Verwendung der Modellparameter berechnet, die von dem Identifikationsmittel identifiziert sind, sodass die Reaktionscharakteristik der Abweichung zwischen der Ausgabe von der Anlage und dem Regelsollwert eine bestimmte Charakteristik bekommt. Wenn die Änderungsrate des Regelsollwerts in dem Selbstabstimmungs-Regler groß ist, besteht eine Tendenz dafür, dass das Identifikationsverhalten der Modellparameter einen Effekt auf die Regeleingabe hat, was zu einem Überschießen der Ausgabe von der Anlage in Bezug auf den Regelsollwert führt. Durch Berechnung der Selbstabstimmungs-Regeleingabe zu der Anlage derart, dass die Reaktionscharakteristik der Abweichung zwischen der Ausgabe von der Anlage und dem Regelsollwert eine bestimmte Charakteristik bekommt, kann das Überschießen der Ausgabe von der Anlage reduziert werden, wenn die Änderungsrate in dem Regelsollwert groß ist.
  • Zur Lösung der zweiten Aufgabe sieht die Erfindung ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor vor, das ein Identifikationsmittel, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der im Abgassystem des Motors vorgesehen ist, und ein Regelmittel enthält. Das Identifikationsmittel identifiziert Modellparameter eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung des Motors erhalten ist. Das Regelmittel regelt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff- Gemisches derart, dass das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Sollwert übereinstimmt. Das Regelmittel enthält ein Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel und ein Dämpfregeleingabe-Berechnungsmittel. Das Selbstabstimmungs- Regeleingabe-Berechnungsmittel berechnet eine Selbstabstimmungs-Regeleingabe unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel identifizierten Modellparameter. Das Dämpfregeleingabe-Berechnungsmittel berechnet eine Dämpfregeleingabe gemäß einer Änderungsrate des erfassten Luft- Kraftstoff-Verhältnisses oder einer Änderungsrate in einer Abweichung zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Sollwert. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff- Gemisches wird unter Verwendung der Selbstabstimmungs-Regeleingabe und der Dämpfregeleingabe geregelt.
  • Mit dieser Konfiguration wird die Selbstabstimmungs-Regeleingabe unter Verwendung der Modellparameter berechnet, die von dem Identifikationsmittel identifiziert sind, und die Dämpfregeleingabe bzw. Führungsgröße wird entsprechend der Änderungsrate des vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder der Änderungsrate der Abweichung zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Sollwert berechnet. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches wird unter Verwendung der Selbstabstimmungs-Regeleingabe und der Dämpfregeleingabe, die oben berechnet sind, geregelt. Demzufolge kann das Überschießen des erfassten Luft- Kraftstoff-Verhältnisses in Bezug auf den Regelsollwert unterdrückt werden und kann die Folgercharakteristik auf den Regelsollwert verbessert werden.
  • Die Erfindung sieht ein anderes Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor vor, das einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der im Abgassystem des Motors vorgesehen ist, und ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelmittel enthält. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel regelt ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zuzuführenden Luft- Kraftstoff-Gemisches derart, dass das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Sollwert übereinstimmt. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel enthält ein reaktionsspezifizierendes Regelglied-Berechnungsmittel, um ein reaktionsspezifizierendes Regelglied derart zu berechnen, das die Reaktionscharakteristik einer Abweichung zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Sollwert eine bestimmte Charakteristik bekommt. Das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches wird unter Verwendung des reaktionsspezifizierenden Regelglieds geregelt.
  • Mit dieser Konfiguration wird das reaktionsspezifizierende Regelglied so berechnet, dass die Reaktionscharakteristik der Abweichung zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Sollwert eine bestimmte Charakteristik bekommt, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches unter Verwendung des oben berechneten reaktionsspezifizierenden Regelglieds geregelt wird. Demzufolge kann das Überschießen des erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Bezug auf den Sollwert unterdrückt werden, um hierdurch die Reinigungsrate des Katalysators zu verbessern und Leistungsfluktuationen des Motors zu unterdrücken. Im Ergebnis kann die Abgascharakteristik verbessert werden, und das "Pumpen" der Motorleistung kann unterdrückt werden.
  • Bevorzugt enthält das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel ferner ein Identifikationsmittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung des Motors erhalten ist. Das reaktionsspezifizierende Regelglied-Berechnungsmittel berechnet das reaktionsspezifizierende Regelglied unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel identifizierten Modellparameter.
  • Mit dieser Konfiguration werden die Modellparameter des Geregeltes- Objekt-Modells, das durch Modellbildung des Motors erhalten ist, identifiziert, und das reaktionsspezifizierende Regelglied wird unter Verwendung der oben identifizierten Modellparameter berechnet. Demzufolge spiegeln die Modellparameter einen Betriebszustand des Motors und die Alterung in den Charakteristiken des Motors wider, und es kann ein Optimalwert des reaktionsspezifizierenden Regelglieds unabhängig von Betriebszuständen des Motors und der Alterung der Charakteristiken des Motors erhalten werden. Im Ergebnis bleiben gute Folgercharakteristiken des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses auf den Sollwert erhalten.
  • Bevorzugt enthält das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel ferner Dämpfregelglied-Berechnungsmittel, um ein Dämpfregelglied gemäß einer Änderungsrate in dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einer Änderungsrate in der Abweichung zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff- Verhältnis und dem Sollwert zu berechnen. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches wird unter Verwendung des reaktionsspezifizierenden Regelglieds und des Dämpfregelglieds geregelt.
  • Mit dieser Konfiguration wird das Dämpfregelglied entsprechend der Änderungsrate in dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder der Änderungsrate in der Abweichung zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff- Verhältnis und dem Sollwert berechnet. Ferner wird das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches unter Verwendung des reaktionsspezifizierenden Regelglieds und des oben berechneten Dämpfregelglieds geregelt. Demzufolge kann das Überschießen des erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Bezug auf den Sollwert weiter reduziert werden.
  • Bevorzugt berechnet das Dämpfregelglied-Berechnungsmittel das Dämpfregelglied unter Verwendung eines Dämpfkoeffizienten und setzt den Dämpfkoeffizienten gemäß einem Betriebszustand des Motors.
  • Mit dieser Konfiguration wird das Dämpfregelglied unter Verwendung des Dämpfkoeffizienten berechnet, und der Dämpfkoeffizient wird entsprechend einem Betriebszustand des Motors gesetzt. Durch das Setzen des Dämpfkoeffizienten auf einen kleinen Wert in einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen unwahrscheinlich ist, kann daher die Folgercharakteristik auf den Sollwert verbessert werden. Andererseits kann durch das Setzen des Dämpfkoeffizienten auf einen großen Wert in einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen leicht auftreten kann, das Überschießen zuverlässig unterdrückt werden. Im Ergebnis kann eine gute Abgascharakteristik über einen weiten Bereich von Motorbetriebszuständen erhalten werden.
  • Bevorzugt ändert das reaktionsspezifizierende Regelgliedberechnungsmittel die Reaktionscharakteristik unter Verwendung eines reaktionsspezifizierenden Parameters und setzt den reaktionsspezifizierenden Parameter gemäß einem Betriebszustand des Motors.
  • Mit dieser Konfiguration wird die Reaktionscharakteristik entsprechend dem reaktionsspezifizierenden Parameter geändert, und der reaktionsspezifizierende Parameter wird entsprechend einem Betriebszustand des Motors gesetzt. Demzufolge kann, durch Erhöhen der Reaktionsgeschwindigkeit in einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen unwahrscheinlich ist, die Folgercharakteristik auf den Sollwert verbessert werden. Andererseits kann, durch Senken der Reaktionsgeschwindigkeit in einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen leicht auftreten kann, das Überschießen zuverlässig unterdrückt werden. Im Ergebnis kann eine gute Abgascharakteristik über einen weiten Bereich von Motorbetriebszuständen erhalten werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Verbrennungsmotors und eines Regelsystems dafür gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung zeigt;
  • Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen einer Kraftstoffmenge (TOUT);
  • Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das vom Blockdiagramm von Fig. 2 modifiziert ist, das hauptsächlich einen selbstabstimmenden Regler zeigt;
  • Fig. 4 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen Wert eines reaktionsspezifizierenden Parameters (POLE) und Reaktionscharakteristiken einer Regelabweichung (e(k)) zeigt;
  • Fig. 5 ist eine Graphik, die die Reaktionscharakteristik eines erfassten Äquivalenzverhältnisses (KACT) im Falle einer stufenweisen Änderung eines Soll-Äquivalenzverhältnisses (KCMD) zeigt;
  • Fig. 6 ist eine Graphik, die die Reaktionscharakteristik eines erfassten Äquivalenzverhältnisses (KACT) im Falle einer stufenweisen Änderung eines Soll-Äquivalenzverhältnisses (KCMD) zeigt;
  • Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Berechnung eines Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR gemäß einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorausgabe zeigt;
  • Fig. 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Bestimmung der Bedingung zur Ausführung der Regelung gemäß einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorausgabe zeigt;
  • Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten-Berechnungsprozesses zeigt;
  • Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm zur Berechnung von Selbstabstimmungsparametern zeigt;
  • Fig. 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten-Berechnungsprozesses zeigt;
  • Fig. 12A und 12B sind Graphiken, die Kennfelder zeigen, in dem Prozess von Fig. 11 verwendet werden;
  • Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer hydraulischen Positionierungsvorrichtung und eines Regelsystems dafür gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführung zeigt;
  • Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die in Fig. 13 gezeigten Vorrichtungen zeigt;
  • Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines herkömmlichen Regelsystems zeigt; und
  • Fig. 16 ist eine Graphik zur Darstellung einer Regelreaktionscharakteristik durch das in Fig. 15 gezeigte Regelsystem.
    • Erste bevorzugte Ausführung
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Regelsystems für eine Anlage zeigt, das ist hier ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor (nachfolgend als "Motor" bezeichnet) nach einer ersten bevorzugten Ausführung.
  • Der Motor ist z. B. ein Sechs-Zylindermotor 1, und besitzt ein Saugrohr 2, das mit einem Drosselventil 3 versehen ist. Ein Drosselöffnungs (THA)- Sensor 4 ist mit dem Drosselventil 3 verbunden, um ein elektrisches Signal auszugeben, das einer Drosselventilöffnung THA des Drosselventils 3 entspricht, und das elektrische Signal einer elektronischen Steuereinheit (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 5 zuzuführen.
  • Ein Kraftstoffeinspritzventil 6 ist in das Saugrohr 2 an einer Position zwischen dem Motor 1 und dem Drosselventil 3 und ein wenig stromauf eines Einlassventils (nicht gezeigt) jedes Zylinders eingesetzt. D. h. jeweils für die sechs Zylinder des Motors 1 sind insgesamt sechs Kraftstoffeinspritzventile 6 vorgesehen. Diese Kraftstoffeinspritzventile 6 sind mit einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) verbunden und sind mit der ECU 5 elektrisch verbunden. Eine Ventilöffnungsdauer jedes Kraftstoffeinspritzventils 6 wird durch ein von der ECU 5 ausgegebenes Signal gesteuert.
  • Ein Absolut-Ansaugdruck (PBA)-Sensor 8 ist unmittelbar stromab des Drosselventils 3 vorgesehen. Ein Absolutdrucksignal, das durch den Absolut-Ansaugdrucksensor 8 in ein elektrisches Signal umgewandelt ist, wird der ECU 5 zugeführt. Ein Ansauglufttemperatur (TA)-Sensor 9 ist stromab des Absolut-Ansaugdrucksensors 8 vorgesehen, um die Ansauglufttemperatur TA zu erfassen. Ein elektrisches Signal, das der erfassten Ansauglufttemperatur TA entspricht, wird von dem Sensor 9 ausgegeben und der ECU 5 zugeführt.
  • Ein Motorkühlmitteltemperatur (TW)-Sensor 10, wie etwa ein Thermistor, ist an dem Körper des Motors 1 angebracht, um eine Motorkühlmitteltemperatur (Kühlwassertemperatur) TW zu erfassen. Ein Temperatursignal, das der erfassten Motorkühlmitteltemperatur TW entspricht, wird von dem Motorkühlmitteltemperatursensor 10 ausgegeben und der ECU 5 zugeführt.
  • Ein Kurbelwinkelstellungssensor 11 zum Erfassen eines Drehwinkels einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 1 ist mit der ECU 5 verbunden, und ein Signal, das dem erfassten Drehwinkel der Kurbelwelle entspricht, wird der ECU 5 zugeführt. Der Kurbelwinkelstellungssensor 11 enthält einen Zylinderunterscheidungssensor zur Ausgabe eines Signalimpulses bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung für einen bestimmten Zylinder des Motors 1 (dieser Signalimpuls wird nachfolgend als der "CYL-Signalimpuls" bezeichnet). Der Kurbelwinkelstellungssensor 11 enthält auch einen OT- Sensor zum Ausgeben eines OT-Signalimpulses an einer Kurbelwinkelstellung vor einem oberen Totpunkt (OT), um einen vorbestimmten Kurbelwinkel, der bei einem Ansaughub jedes Zylinders beginnt (im Falle eines Sechs-Zylindermotors alle 120 Grad Kurbelwinkel), sowie ein CRK-Sensor zum Erzeugen eines Impulses mit einer konstanten Kurbelwinkelperiode (z. B. einer Periode von 30 Grad), die kürzer als die Erzeugungsperiode des OT-Signalimpulses ist (dieser Impuls wird nachfolgend als der "CRK-Signalimpuls" bezeichnet). Der CYL-Signalimpuls, der OT-Signalimpuls und der CRK-Signalimpuls werden der ECU 5 zugeführt. Diese Signalimpulse werden benutzt, um verschiedene Steuerzeiten zu steuern, wie etwa die Kraftstoffeinspritzsteuerzeit und die Zündsteuerzeit, sowie zur Bestimmung der Motordrehzahl NE.
  • Der Motor 1 ist mit einem Abgasrohr 13 versehen. Das Abgasrohr 13 ist mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (nachfolgend als "LAF-Sensor" bezeichnet) 17 versehen, um ein elektrisches Signal auszugeben, das der Sauerstoffkonzentration in Abgasen im Wesentlichen proportional ist (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor 1 zuzuführenden Luft-Kraftstoff- Gemisches). Ein erster Drei-Wege-Katalysator 14 ist stromab des LAF- Sensors 17 vorgesehen, und ein zweiter Drei-Wege-Katalysator 15 ist stromab des ersten Drei-Wege-Katalysators 14 vorgesehen. Ferner ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor (nachfolgend als "O2-Sensor" bezeichnet) 18 zwischen dem ersten Drei-Wege-Katalysator 14 und dem zweiten Drei- Wege-Katalysator 15 angeordnet. Diese Drei-Wege-Katalysatoren 14 und 15 reduzieren KW, CO und NOx, die in den Abgasen enthalten sind.
  • Der LAF-Sensor 17 ist mit der ECU 5 verbunden, um die ECU 5 mit einem elektrischen Signal zu versorgen, das zur Sauerstoffkonzentration in den Abgasen im Wesentlichen proportional ist. Der O2-Sensor 18 hat eine solche Charakteristik, dass sich seine Ausgabe in der Nähe eines stöchiometrischen Verhältnisses schnell ändert. D. h. die Ausgabe von dem O2- Sensor 18 hat in einem fetten Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis einen hohen Pegel und hat in einem mageren Bereich in Bezug auf das stöchiometrische Verhältnis einen niedrigen Pegel. Der O2-Sensor 18 ist auch mit der ECU 5 verbunden, um der ECU 5 ein Erfassungssignal zuzuführen.
  • Der Motor 1 besitzt einen Ventilsteuerzeitumschaltmechanismus 30, der in der Lage ist, die Ventilsteuerzeit der Einlassventile und Auslassventile zwischen einer Hochgeschwindigkeitsventilsteuerzeit, die für einen Hochdrehzahlbereich des Motors 1 geeignet ist, und einer Niederdrehzahlventilsteuerzeit, die für einen Niederdrehzahlbereich des Motors 1 geeignet ist, umzuschalten. Dieses Umschalten der Ventilsteuerzeit beinhaltet auch das Umschalten des Ventilhubbetrags. Ferner wird, wenn die Niederdrehzahlventilsteuerzeit ausgewählt ist, eines der zwei Einlassventile in jedem Zylinder gestoppt, um eine stabile Verbrennung auch in einem solchen Fall sicherzustellen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Bezug auf auch das stöchiometrische Verhältnis auf mager gesetzt ist.
  • Der Ventilsteuerzeitumschaltmechanismus 30 ist so gebaut, dass die Ventilsteuerzeit hydraulisch umgeschaltet wird. D. h. ein Solenoidventil zum hydraulischen Umschalten und ein Öldrucksensor sind mit der ECU 5 verbunden. Ein Erfassungssignal von dem Öldrucksensor wird der ECU 5 zugeführt, und die ECU 5 steuert das Solenoidventil, um die Schaltsteuerung der Ventilsteuerzeit gemäß einem Betriebszustand des Motors 1 durchzuführen.
  • Ein Atmosphärendrucksensor 20 zum Erfassen eines Atmosphärendrucks (PA) ist mit der ECU 5 verbunden, um der ECU 5 ein Erfassungssignal zuzuführen.
  • Obwohl nicht gezeigt, sind ein Abgasrückführmechanismus und eine Kraftstoffdampfbearbeitungsvorrichtung vorgesehen. Das Abgasrückführmechanismus führt Abgase zum Saugrohr 2 zurück. Die Kraftstoffdampfbearbeitungsvorrichtung besitzt einen Thermistor zum Speichern von Kraftstoffdampf, der in einem Kraftstofftank entstanden ist, um zu einer geeigneten Zeit den Kraftstoffdampf dem Saugrohr 2 zuzuführen.
  • Die ECU 5 enthält eine Eingabeschaltung 5a mit verschiedenen Funktionen, wie etwa der Funktion der Wellenformung von Eingangssignalen von verschiedenen Sensoren, der Funktion der Korrektur der Spannungspegel der Eingangssignale auf einen vorbestimmten Pegel, und der Funktion der Umwandlung von analogen Signalwerten in digitale Signalwerte. Die ECU enthält ferner eine zentrale Prozessoreinheit (nachfolgend als "CPU" bezeichnet) 5b, eine Speicherschaltung 5c und eine Ausgabeschaltung 5d. Die Speicherschaltung besteht aus einem ROM, das verschiedene Betriebsprogramme, die von der CPU 5b auszuführen sind, vorübergehend speichert und auch verschiedene Kennfelder speichert, sowie ein RAM zum Speichern der Berechnungsergebnisse oder dgl. durch die CPU 5b. Die Ausgabeschaltung 5d führt Treibersignale den verschiedenen Solenoidventilen zu, einschließlich den Kraftstoffeinspritzventilen 6, sowie den Zündkerzen (nicht gezeigt) des Motors 1.
  • Die ECU 5 bestimmt verschiedene Motorbetriebsbereiche, wie etwa einen rückkoppelnden Regelbetriebsbereich und einen Offenschleifen-Steuerbetriebsbereich, auf der Basis der verschiedenen Motorbetriebsparametersignale, wie sie oben erwähnt sind. In dem Rückkopplung-Regelbetriebsbereich wird eine rückkoppelnde Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung entsprechend den Ausgaben von dem LAF-Sensor 17 und dem O2-Sensor 18 ausgeführt. Die ECU 5 berechnet die erforderliche Kraftstoffmenge TCYL aus der unten gezeigten Gleichung (11). Die erforderliche Kraftstoffmenge TCYL ist eine Kraftstoffmenge, die für eine Verbrennung pro Zyklus in jedem Zylinder erforderlich ist.

    TCYL = TIMF × KTOTAL × KCMDM × KFB (11)

    wobei
    TIMF eine Basiskraftstoffmenge ist,
    KTOTAL ein Korrekturkoeffizient,
    KCMDM ein End-Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizient; und
    KFB ein Rückkopplungskorrekturkoeffizient.
  • Die ECU 5 führt ferner einen Anhaftungskorrekturbetrieb aus, in dem berücksichtigt wird, dass der Kraftstoff, der aus jedem Kraftstoffeinspritzventil 6 in das Saugrohr eingespritzt ist, teilweise an der Innenwand des Saugrohrs anhaftet, um die Kraftstoffeinspritzdauer TOUT jedes Kraftstoffeinspritzventils 6 zu berechnen. Die Anhaftungskorrektur ist im Detail z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-21273 offenbart.
  • Fig. 2 ist ein Funktionsblockdiagramm zur Erläuterung der Berechnung der erforderlichen Kraftstoffmenge TCYL aus Gleichung (11) sowie einer Methode zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzdauer TOUT. Der Umriss dieser Berechnungsmethode für die Kraftstoffeinspritzdauer TOUT in dieser bevorzugten Ausführung wird nun in Bezug auf Fig. 2 beschrieben. In dieser bevorzugten Ausführung wird die dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge als Kraftstoffeinspritzdauer jedes Kraftstoffeinspritzventils 6 berechnet. Diese Kraftstoffzufuhrmenge entspricht der einzuspritzenden Kraftstoffmenge. Daher werden TCYL und TOUT auch als "Kraftstoffeinspritzmenge" oder "Kraftstoffmenge" bezeichnet.
  • In Bezug auf Fig. 2 berechnet ein TIMF-Block 31 eine Basiskraftstoffmenge TIMF entsprechend der Ansaugluftmenge. Die Basiskraftstoffmenge TIMF wird grundlegend entsprechend der Motordrehzahl NE und dem absoluten Ansaugdruck PBA festgelegt. Es ist bevorzugt, ein Modell eines Ansaugsystems aufzustellen, das von dem Drosselventil 3 bis zu den Brennkammern des Motors 1 reicht, und eine Korrektur entsprechend einer Verzögerung der Ansaugluft auf der Basis dieses Ansaugsystemmodells auszuführen. In diesem Fall werden die Drosselventilöffnung THA und der Atmosphärendruck PA weiter als Erfassungsparameter verwendet, um die Basiskraftstoffmenge TIMF zu berechnen.
  • Jeder von Multiplikationsblöcken 32, 33 und 34 multipliziert Eingabeparameter zur Ausgabe eines Produktes. Dann wird die Rechnung von Gleichung (11) durch diese Multiplikationsblöcke 32 bis 34 ausgeführt, um die erforderliche Kraftstoffmenge TCYL zu erhalten. Ein Adhäsionskorrekturblock 35 führt die Adhäsionskorrektur für die erforderliche Kraftstoffmenge TCYL durch, um die Kraftstoffeinspritzmenge TOUT zu berechnen.
  • Ein KTOTAL-Block 40 berechnet einen Korrekturkoeffizienten KTOTAL, indem er alle vorwärts koppelnden Korrekturkoeffizienten, einschließlich einem Motorkühlmitteltemperaturkorrekturkoeffizienten KTW, der entsprechend der Motorkühlmitteltemperatur TW gesetzt ist, einem EGR-Korrekturkoeffizenten KEGR, der entsprechend der Abgasrückführmenge während der Ausführung der Abgasrückführung gesetzt ist, sowie einen Spülkorrekturkoeffizienten KPUG, der entsprechend einer Kraftstoffspülmenge bei der Ausführung der Spülung durch die Kraftstoffdampfbearbeitungsvorrichtung gesetzt ist, multipliziert. Der so berechnete Korrekturkoeffizient KTOTAL wird in den Multiplikationsblock 32 eingegeben.
  • Ein KCMD-Block 44 bestimmt einen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Koeffizienten KCMD entsprechend der Motordrehzahl NE, dem absoluten Ansaugdruck PBA etc. Der so bestimmte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Koeffizient KCMD wird in einen MIDO2FB-Block 45 eingegeben. Der Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizient KCMD ist proportional zum Kehrwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F, d. h. proportional zum Kraftstoff-Luft- Verhältnis F/A, und nimmt für das stöchiometrische Verhältnis den Wert "1,0" ein. Daher wird KCMD auch als Soll-Äquivalenzverhältnis bezeichnet. Der MIDO2FB-Block 45 korrigiert den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMD gemäß einer O2-Sensorausgabe VMO2. Der so korrigierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizient KCMD wird in einen STR-Block 42, einen Divisionsblock 33 und einen KCMDM-Block 46 eingegeben. Der KCMDM-Block 46 führt eine Kraftstoffkühlkorrektur entsprechend dem korrigierten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMD durch, der von dem MIDO2FB-Block 45 ausgegeben ist, um einen End-Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMDM zu berechnen. Der so berechnete End-Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizient KCMDM wird in den Multiplikationsblock 33 eingegeben.
  • Ein SELV-Block 41 tastet einen LAF-Sensorausgabewert jedes Mal ab, wenn der CRK-Impuls erzeugt wird, speichert sequenziell den abgetasteten Wert in einen Ringpufferspeicher und wählt den Wert, der zu einer optimalen Zeitgebung abgetastet ist, entsprechend dem Motorbetriebszustand aus. D. h. der SELV-Block 41 führt einen LAF-Sensorausgabe-Auswahlprozess durch. Der SELV-Block 41 wandelt ferner den gewählten abgetasteten Wert in ein erfasstes Äquivalenzverhältnis KACT um. Das umgewandelte erfasste Äquivalenzverhältnis KACT wird in den STR-Block 42 eingegeben. Dieser LAF-Sensorausgaben-Auswahlprozess wird aus folgenden Gründen durchgeführt: 1) Das sich ständig ändernde Luft-Kraftstoff- Verhältnis kann in Abhängigkeit von der Abtastzeit nicht akkurat erfasst werden, und 2) verändern sich die Zeitdauer, während der sich die Abgase von der Brennkammer zu dem LAF-Sensor 17 bewegen, und die Reaktionszeitdauer des LAF-Sensors 17 entsprechend dem Motorbetriebszustand.
  • Der STR-Block 42 berechnet einen Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR durch einen Selbstabstimmungsregler gemäß dem erfassten Äquivalenzverhältnis KACT. Der so berechnete Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR wird in den Divisionsblock 43 eingegeben, wenn der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizient KCMD (KCMDM) nur mit der Basiskraftstoffmenge TIMF multipliziert wird, wird das tatsächliche Luft- Kraftstoff-Verhältnis, aufgrund der Ansprechverzögerung des Motors, ein aufgemitteltes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Daher wird die Selbstabstimmungsregeler verwendet, um die Ansprechverzögerung des Motors dynamische zu kompensieren und um die Robustheit der Regelung gegenüber einer Störung zu verbessern.
  • Der Divisionsblock 43 berechnet einen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB (= KSTR/KCMD), indem er den Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR durch den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMD dividiert. Der so berechnete Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB wird in den Multiplikationsblock 34 eingegeben. Der Selbstabstimmungs- Korrekturkoeffizient KSTR wird so berechnet, dass das erfasste Äquivalenzverhältnis KACT mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMD übereinstimmt. Demzufolge enthält der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR ein Element, das dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Koeffizienten KCMD entspricht. Daher wird der Korrekturkoeffizient KSTR durch den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMD dividiert, sodass das Element, das dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizienten KCMD entspricht, nicht wiederholt mit der Basiskraftstoffmenge TIMF multipliziert werden kann.
  • Somit wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB, der erhalten ist durch Division des vom Selbstabstimmungsregler berechneten Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR durch das Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis KCMD erhalten ist, auf Gleichung (11) angewendet, um die erforderliche Kraftstoffmenge TCYL zu berechnen. Ferner wird die Adhäsionskorrektur für die erforderliche Kraftstoffmenge TCYL ausgeführt, um die Kraftstoffeinspritzmenge TOUT zu berechnen. Durch Verwendung des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR können die Folgercharakteristiken im Hinblick auf Änderungen im erfassten Luft-Kraftstoff- Verhältnis und die Robustheit gegenüber Störung verbessert werden. Demzufolge kann die Reinigungsrate jedes Drei-Wege-Katalysators verbessert werden, um hierdurch in verschiedenen Motorbetriebszuständen gute Abgascharakteristiken zu erhalten.
  • Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das durch Modifizieren des Blockdiagramms von Fig. 2 erhalten ist. In Fig. 3 sind der STR-Block (der nachfolgend als selbstabstimmender bzw. "Selbstabstimmungsregler" bezeichnet wird) 42 und die anderen Teile separat gezeigt. D. h. der KCMD-Block 44 und der MIDO2FB-Block 45, die in Fig. 2 gezeigt sind, entsprechen einem Sollwertberechnungsmittel 52, und die Blöcke 31 bis 35, 40, 43 und 46, die in Fig. 2 gezeigt sind, entsprechen einem Kraftstoffmengenberechnungsabschnitt 51. Bei der Darstellung des Regelsystems im Hinblick auf den Selbstabstimmungsregler 42 entsprechen der Kraftstoffmengenberechnungsabschnitt 51 und der Motor 1 einem geregelten Objekt (Anlage). Der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR entspricht einer Regeleingabe bzw. Führungsgröße, und das erfasste Äquivalenzverhältnis KACT entspricht einer Regelausgabe bzw. Stellgröße.
  • In dieser bevorzugten Ausführung enthält der Selbstabstimmungsregler 42 aus einem Parametereinstellmechanismus 54 und einem reaktionsspezifizierenden Regler 55. Im Vergleich zu dem in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Selbstabstimmungsregler 104 wird, anstatt des inversen Transferfunktionsreglers 106 der reaktionsspezifizierende Regler 55 verwendet. Der Parametereinstellmechanismus 55 ist im Wesentlichen der gleiche wie der herkömmliche Parametereinstellmechanismus 105. Ein Modellparametervektor θ(k) wird aus den zuvor erwähnten Gleichungen (2) bis (6) berechnet. Der Modellparametervektor θ(k) wird auch als Selbstabstimmungs- Parametervektor θ(k) bezeichnet.
  • Nun wird der reaktionsspezifizierende Regler 55 im Detail beschrieben.
  • Wie zuvor erwähnt, wird beim Stand der Technik die Regeleingabe KSTR(k) so berechnet, dass die Abweichung e(k), die durch die unten gezeigte Gleichung (10) definiert ist, "0" wird.

    e(k) = KACT(k+2) - KCMD(k) (10)
  • Andererseits ist in dieser bevorzugten Ausführung eine Abweichungsfunktion θ(k) durch die unten gezeigte Gleichung (1) definiert, und die Regeleingabe KSTR(k) wird so berechnet, dass die Abweichungsfunktion θ(k) "0" wird.

    θ(k) = e(k) + POLE × e(k-1) (12)

    wobei POLE ein reaktionsspezifizierender Parameter ist, um eine Reaktionscharakteristik zu spezifizieren, und dieser Parameter ist auf einen Wert gesetzt, der größer ist als "-1" und kleiner oder gleich "0". Wenn der reaktionsspezifizierende Parameter POLE auf einen Wert gesetzt ist, der größer als "0" und kleiner als "1", wird die Ausgangsreaktion oszillierend. Daher wird ein solcher Wert hierin nicht benutzt.
  • Wenn die Abweichungsfunktion θ(k) "0" ist, werden aus Gleichung (12) die unten gezeigten Gleichungen (13) und (14) erhalten.

    e(k) + POLE × e(k-1) = 0 (13)

    e(k) = -POLE × e(k-1) (14)
  • Gleichung (14) drückt ein Verzögerungssystem erster Ordnung ohne Eingabe aus. Die Beziehung zwischen Werten des reaktionsspezifizierenden Parameters POLE und Änderungen der Abweichung e(k) ist in Fig. 4 gezeigt. D. h. die Dämpfgeschwindigkeit der Abweichung e(k) ändert sich in Abhängigkeit von dem Wert des reaktionsspezifizierenden Parameters POLE. Demzufolge kann die Dämpfcharakteristik der Abweichung e(k) entsprechend einem Wert des reaktionsspezifizierenden Parameters POLE so erhalten werden, wie in Fig. 4 gezeigt, indem die Regeleingabe KSTR(k) vorgesehen wird, die der Gleichung (14) genügt. Anders gesagt kann durch Setzen des reaktionsspezifizierenden Parameters POLE auf einen spezifischen Wert die Dämpfcharakteristik (Reaktionscharakteristik) der Abweichung e(k) spezifiziert werden.
  • Die Regeleingabe KSTR(k), die Gleichung (14) erfüllt, kann wie folgt erhalten werden:
    Die Beziehung von Gleichung (10) wird auf Gleichung (13) angewendet, um die unten gezeigte Gleichung (15) zu erhalten. Ferner wird die Beziehung von Gleichung (1) auf Gleichung (15) angewendet, um die unten gezeigte Gleichung (16) zu erhalten.

    KACT(k+2) - KCMD(k)
    + POLE × [KACT(k+1) - KCMD(k-1)] = 0 (15)

    b0 × KSTR(k) + r1 × KSTR(k-1) + r2 × KSTR(k-2)
    + r3 × KSTR(k-3) + s0 × KACT(k) - KCMD(k)
    + POLE × [b0 × KSTR(k-1) + r1 × KSTR(k-2)
    + r2 × KSTR(k-3) + r3 × KSTR(k-4) + s0 × KACT(k-1)
    - KCMD(k-1)] = 0 (16)
  • KSTR(k) wird aus Gleichung (16) erhalten, sodass man die unten gezeigte Gleichung (17) erhält.

    KSTR(k) = (1/b0){KCMD(k) + POLE × KCMD(k-1)
    - (r1 + POLE × b0)KSTR(k-1)
    - (r2 + POLE × r1)KSTR(k-2)
    - (r3 + POLE × r2)KSTR(k-3)
    - r3 × KSTR(k-4)
    - s0[KACT(k) - POLE × KACT(k-1)]} (17)
  • Wenn der Rückkopplungskorrektureffizient KFB (der erhalten wird durch Dividieren der aus Gleichung (17) berechneten Regeleingabe (Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient) KSTR(k) durch das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD(k)) auf Gleichung (11) angewendet wird und die Regelung der dem Motor zuzuführenden Kraftstoffmenge ausgeführt wird, erhält man eine Reaktionscharakteristik, wie sie in Fig. 5 mit der durchgehenden Linie gezeigt ist. In Fig. 5 entsprechen die unterbrochene Linie und die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie einer herkömmlichen Reaktionscharakteristik bzw. dem Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD.
  • Der Regler zur Berechnung der Regeleingabe aus Gleichung (17) ist ein reaktionsspezifizierender Regler, der in der Lage ist, die Dämpfcharakteristik der Abweichung e(k) mit dem reaktionsspezifizierenden Parameter POLE zu spezifizieren, anstatt ein inverser Transferfunktionsregler, wie im Stand der Technik. Demzufolge kann, durch Ersetzen des reaktionsspezifizierenden Parameters POLE das Überschießen des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT auf das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD stark reduziert werden.
  • Jedoch wird das Überschießen nicht vollständig beseitigt, obwohl die aus Gleichung (17) berechnete Regeleingabe verwendet wird. D. h. die spezifizierte Reaktionscharakteristik wird eigentlich nicht erhalten. Das kann an dem Einfluss des Identifikationsverhaltens der Modellparameter liegen, die als Algorithmus mit festem Verstärkungsfaktor als der Identifikationsalgorithmus für die Modellparameter verwendet wird.
  • Demzufolge ist daran gedacht, die Dämpfregeleingabe hinzuzufügen, die durch die unten gezeigten Gleichungen (18) oder (19) definiert sind.

    KSTRDMP'(k) = -KDAMP' × [e(k) - e(k-1)] (18)

    KSTRDMP(k) = -KDAMP × [KACT(k) - KACT(k-1)] (19)

    wobei KDAMP und KDAMP' Dämpffaktoren sind.
  • Gleichung (18) dient zur Berechnung der Dämpfregeleingabe KSTRDMP' entsprechend der Änderungsrate in der Abweichung e(k), und Gleichung (19) dient zur Berechnung der Dämpfregeleingabe KSTRDMP entsprechend der Änderungsrate des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT(k). Der Absolutwert der aus Gleichung (18) berechneten Dämpfregeleingabe KSTRDMP' nimmt nicht nur dann zu (Zunahme des Dämpfeffekts), wenn die Änderungsrate des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT groß wird, sondern auch dann, wenn die Änderungsrate des Soll-Äquivalenzverhältnisses KCMD groß wird. Dementsprechend kann die Folgercharakteristik des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT zu dem Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD schlechter werden. Andererseits nimmt der Absolutwert der aus Gleichung (19) berechneten Dämpfregeleingabe KSTRDMP nur dann zu, wenn die Änderungsrate des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT so groß wird, dass das Überschießen auftreten kann. Demzufolge ist es möglich, sowohl den Unterdrückungseffekt des Überschießens als auch eine gute Folgercharakteristik des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT auf das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD zu erhalten.
  • Daher wird in dieser bevorzugten Ausführung die in Gleichung (19) definierte Dämpfregeleingabe KSTRDMP verwendet. Die aus Gleichung (17) berechnete Regeleingabe wird durch eine Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP(k) ersetzt (siehe die unten gezeigte Gleichung (17a)), und die Regeleingabe KSTR(k) des in Fig. 3 gezeigten Motorsystems wird als Summe der Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP und der Dämpfregeleingabe KSTRDMP aus der unten gezeigten Gleichung 20 berechnet.

    KSTR(k) = KSTRADP(k) + KSTRDMP(k) (20)

    KSTRADP(k) = (1/b0){KCMD(k) + POLE × KCMD(k-1)
    - (r1 + POLE × b0)KSTR(k-1)
    - (r2 + POLE × r1)KSTR(k-2)
    - (r3 + POLE × r2)KSTR(k-3)
    - r3 × KSTR(k-4)
    - s0[KACT(k) - POLE × KACT(k-1)]} (17a)
  • Bei der Verwendung der aus Gleichung (20) berechneten Regeleingabe KSTR(k) kann eine Reaktionscharakteristik, wie sie in Fig. 6 mit der durchgehenden Linie gezeigt ist, erhalten werden. Insofern kann das Überschießen unterdrückt und auch eine gute Folgercharakteristik realisiert werden.
  • In einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen in Bezug auf das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD unwahrscheinlich ist, besteht die Tendenz, dass bei Verwendung der Dämpfregeleingabe KSTRDMP und Spezifizieren einer Reaktionscharakteristik derart, dass die Dämpfcharakteristik der Abweichung e(k) graduell werden kann (die Nachfolgergeschwindigkeit kann abnehmen), dass die Folgercharakteristik des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT in Bezug auf das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD absinkt. Dementsprechend ist es in einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen unwahrscheinlich ist, bevorzugt, den Dämpffaktor KDAMP und den reaktionsspezifizierenden Parameter POLE derart zu setzen, dass der das Überschießen unterdrückende Effekt reduziert wird.
  • In dieser bevorzugten Ausführung wird die Funktion jedes in Fig. 2 gezeigten Blocks durch den Betrieb der CPU 5b der ECU realisiert. Es wird ein Berechnungsprozess der Regeleingabe (des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten) KSTR(k) in Bezug auf die Flussdiagramme beschrieben, die in den Fig. 7 bis 11 gezeigt sind.
  • Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess der Berechnung des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten (Regeleingabe bzw. Führungsgröße) KSTR gemäß der Ausgabe von dem LAF-Sensor 17 zeigt. Dieser Prozess wird synchron mit der Erzeugung eines OT-Signalimpulses (bei jedem 240 Grad Kurbelwinkel) ausgeführt.
  • In Schritt S1 wird bestimmt, ob der Motor 1 in einem Startmodus ist, z. B. während des Anlassens. Wenn der Motor 1 in dem Startmodus ist, geht das Programm zu einem Startmodusprozess (Schritt S10) weiter. Wenn der Motor 1 nicht in dem Startmodus ist, werden der Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Koeffizient (Soll-Äquivalenzverhältnis) KCMD und der End-Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Koeffizient KCMDM berechnet (Schritt S2) und die Ausgabe von dem LAF-Sensor 17 wird gelesen (Schritt S3). Danach wird das erfasste Äquivalenzverhältnis KACT berechnet (Schritt S4). Das erfasste Äquivalenzverhältnis KACT wird erhalten, indem die Ausgabe von dem LAF-Sensor 17 in ein Äquivalenzverhältnis umgewandelt wird.
  • In Schritt S5 wird bestimmt, ob die Aktivierung des LAF-Sensors 17 abgeschlossen ist oder nicht. Z. B. kann diese Aktivierungsbestimmung erfolgen, indem eine Differenz zwischen einer Ausgangsspannung von dem LAF- Sensor 17 und dessen Mittelspannung mit einem vorbestimmten Wert (z. B. 0,4 V) verglichen wird. Es wird bestimmt, dass die Aktivierung abgeschlossen ist, wenn die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  • Als Nächstes wird bestimmt, ob der Motorbetriebszustand ein Betriebszustand ist oder nicht, indem die rückkoppelnde Regelung entsprechend der Ausgabe von dem LAF-Sensor 17 ausgeführt wird (dieser Betriebsbereich wird nachfolgend als "LAF-Rückkopplungsbereich" bezeichnet) (Schritt S6). Der Prozess von Schritt S6 ist im Einzelnen in Fig. 8 gezeigt. In dem Prozess von Fig. 8 wird ein LAF-Rückkopplungsflag FLAFFB auf "0" gesetzt, wenn sich der Motorbetriebszustand nicht in dem LAF-Rückkopplungsbereich befindet. Wenn sich der Motorbetriebszustand in dem LAF- Rückkopplungsbereich befindet, wird das LAF-Rückkopplungsflag FLAFFB auf "1" gesetzt.
  • In Schritt S7 wird bestimmt, ob das LAF-Rückkopplungsflag FLAFFB "1" ist. Wenn FLAFFB "0" ist, geht das Programm zu Schritt S8 weiter, um den Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR auf "1,0" zu setzen. Danach endet dieser Prozess. Wenn FLAFFB "1" ist, wird ein in Fig. 9 gezeigter Berechnungsprozess des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR ausgeführt (Schritt S9). Danach endet dieser Prozess.
  • Fig. 8 ist ein Flussdiagramm, das den LAF-Rückkopplungsbereichbestimmungsprozess zeigt, der im in Fig. 7 gezeigten Schritt S6 ausgeführt wird.
  • In Schritt S11 wird bestimmt, ob der LAF-Sensor 17 inaktiv ist oder nicht. Wenn der LAF-Sensor 17 aktiv ist, wird bestimmt, ob ein Flag FFC "1" ist oder nicht (Schritt S12). Das Flag FFC wird auf "1" gesetzt, wenn ein Kraftstoffsperrbetrieb ausgeführt wird, bei dem Kraftstoffzufuhr zu dem Motor unterbrochen wird. Wenn FFC "0", wird bestimmt, ob ein Flag FWOT "1" ist oder nicht (Schritt S13). Das Flag FWOT wird auf "1" gesetzt, wenn sich das Drosselventil 3 in einem vollständig offenen Zustand befindet. Wenn FWOT "0" ist, dann wird bestimmt, ob eine Batteriespannung VBAT, die von einem (nicht gezeigten) Sensor erfasst wird, niedriger als eine vorbestimmte Untergrenze VBLOW ist oder nicht (Schritt S14). Wenn VBAT höher oder gleich VBLOW ist, wird bestimmt, ob die LAF-Sensorausgabe entsprechend dem stöchiometrischen Verhältnis abgewichen ist oder nicht (Schritt S15). Wenn die Antwort auf einen der Schritte S11 bis S15 positiv (JA) ist, wird das LAF-Rückkopplungsflag FLAFFB auf "0" gesetzt (Schritt S17). Das LAF-Rückkopplungsflag FLAFFB wird auf "1" gesetzt, wenn die rückkoppelnde Regelung entsprechend der LAF-Sensorausgabe ausführbar ist.
  • Wenn alle Antworten der Schritte S11 bis S15 negativ sind (NEIN), wird bestimmt, dass die rückkoppelnde Regelung entsprechend der LAF-Sensorausgabe ausführbar ist, und das LAF-Rückkopplungsflag FLAFFB wird auf "1" gesetzt (Schritt S16).
  • Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine des KSTR-Berechnungsprozesses zeigt, der im in Fig. 7 gezeigten Schritt S9 ausgeführt wird.
  • In Schritt S21 wird ein in Fig. 10 gezeigter Selbstabstimmungs-Parameter- Berechnungsprozess ausgeführt. In dem in Fig. 10 gezeigten Prozess werden die Selbstabstimmungsparameter (Modellparameter) b0, s0 und r1 bis r3 berechnet, und es werden auch bewegliche Mittelwerte b0AV, s0AV, r1AV, r2AV und r3AV dieser Parameter berechnet. In Schritt S22 werden die beweglichen Mittelwerte b0AV, s0AV, r1AV, r2AV und r3AV auf die unten gezeigten Gleichungen (21) und (22) angewendet, um erste und zweite Stabilitätsbestimmungsparameter CHKPAR1 und CHKPAR2 zu berechnen.

    CHKPAR1 = (r1AV - r2AV + r3AV + s0AV)/b0AV (21)

    CHKPAR2 = |r1AV| + |r2AV| + |r3AV| (22)
  • In Schritt S23 wird bestimmt, ob der erste Stabilitätsbestimmungsparameter CHKPAR1 kleiner als ein erster Bestimmungsschwellenwert OKSTR1 (z. B. 0,6) ist oder nicht. Wenn CHKPAR1 kleiner als OKSTR1 ist, wird ferner bestimmt, ob der zweite Stabilitätsbestimmungsparameter CHKPAR2 kleiner als ein zweiter Bestimmungsschwellenwert OKSTR2 (z. B. 0,4) ist oder nicht (Schritt S24). Wenn CHKPAR2 kleiner ist als OKSTR2, dann wird bestimmt, dass die Selbstabstimmungsparameter stabil sind, und ein Herunterzähler NSTRCHK wird auf einen vorbestimmten Wert NSTRCHK0 (z. B. 4) gesetzt (Schritt S25). Ferner wird ein Stabilitätsbestimmungsflag FSTRCHK auf "0" gesetzt (Schritt S26). Das Stabilitätsbestimmungsflag FSTRCHK gibt an, dass die Selbstabstimmungsparameter stabil sind, wenn es auf "0" gesetzt ist.
  • Wenn die Antwort auf Schritt S23 oder S24 negativ ist (NEIN), wird bestimmt, ob der Wert des Herunterzählers NSTRCHK kleiner als oder gleich "0" ist oder nicht (Schritt S27). Zu Anfang ist NSTRCHK größer als "0", sodass der Wert des Herunterzählers NSTRCHK um "1" dekrementiert wird (Schritt S28). Danach geht das Programm zu Schritt S30 weiter. Wenn der Wert des Herunterzählers NSTRCHK "0" wird, geht das Programm von Schritt S27 zu Schritt S29 weiter, indem das Stabilitätsbestimmungsflag FSTRCHK auf "1" gesetzt wird.
  • In Schritt S30 wird eine in Fig. 11 gezeigte KSTR-Berechnungsunterroutine ausgeführt, um den Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR(k) zu berechnen.
  • In den Schritten S32 bis S37 wird ein Begrenzungsprozess des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR ausgeführt. Insbesondere wird, wenn der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR größer als eine Obergrenze ist (O2LMTH × KCMD), die erhalten ist durch Multiplizieren des Soll-Äquivalenzverhältnisses KCMD mit einem Obergrenzkoeffizienten O2LMTH (z. B. 1,2), der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR auf die Obergrenze gesetzt (O2LMTH × KCMD) (Schritte S32 und S36). Wenn der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR kleiner als eine Untergrenze (O2LMTL × KCMD) ist, der durch Multiplizieren des Soll-Äquivalenzverhältnisses KCMD mit einem Untergrenzkoeffizienten O2LMTL (z. B. 0,5) erhalten ist, wird der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR auf die Untergrenze gesetzt (O2LMTL × KCMD) (Schritte S33 und S35). In diesen Fällen wird ein Begrenzungsflag FKSTRLMT auf "1" gesetzt, um anzuzeigen, dass der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR auf die Obergrenze oder die Untergrenze gesetzt worden ist (Schritt S37). Wenn der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR zwischen die Obergrenze und die Untergrenze fällt, wird das Begrenzungsflag FKSTRLMT auf "0" gesetzt (Schritt S34).
  • Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, das den Selbstabstimmungs-Parameter- Berechnungsprozess zeigt, der im in Fig. 9 gezeigten Schritt S21 ausgeführt wird.
  • In Schritt S41 wird bestimmt, ob das LAF-Rückkopplungsflag FLAFFB in der vorhergehenden Ausführung des in Fig. 7 gezeigten Prozesses "1" war oder nicht. Wenn in der vorherigen Ausführung FLAFFB "1" war, wird bestimmt, ob das Stabilitätsbestimmungsflag FSTRCHK "1" ist oder nicht (Schritt S42). Wenn FSTRCHK "0" ist, was anzeigt, dass die Selbstabstimmungsparameter stabil sind, wird bestimmt, ob ein Hochlastrückkopplungsflag FWOTFB in der vorherigen Ausführung des in Fig. 7 gezeigten Prozesses "1" war oder nicht (Schritt S43). Das Hochlastrückkopplungsflag FWOTFB wird durch einen (nicht gezeigten) Prozess auf "1" gesetzt, wenn die Regelung auf ein fettes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt wird, das fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist (fette Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelung). Dieses Flag FWOTFB wird auf "0" gesetzt, wenn die Regelung auf das stöchiometrische Verhältnis ausgeführt wird (stöchiometrische Verhältnis-Regelung).
  • Wenn die Antwort auf Schritt S41 negativ ist (NEIN) oder die Antwort auf Schritt S42 oder S43 positiv ist (JA), wird die Initialisierung der Parameter ausgeführt (Schritt S44). Insbesondere werden die letzten Werte und die vergangenen Werte des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR, des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT und des Soll-Äquivalenzverhältnisses KCMD, die in dem Speicher gespeichert sind, alle auf "1,0" gesetzt. Ferner werden die letzten Werte und die vergangenen Werte des Selbstabstimmungsparameters b0 alle auf "1,0" gesetzt, und der bewegliche Mittelwert b0AV wird auf "1,0" gesetzt. Ferner werden die letzten Werte und die vergangenen Werte der anderen Selbstabstimmungsparameter r1 bis r3 und s0 alle auf "0" gesetzt, und die entsprechenden beweglichen Mittelwerte r1AV, r2AV, r3AV und s0AV werden alle auf "0" gesetzt. Nach Beendigung dieser Initialisierung der Parameter geht das Programm zu Schritt S48 weiter.
  • Wenn das Hochlastrückkopplungsflag FWOTFB in der vorherigen Ausführung "1" war, zeigt dies an, dass die Regelung von der fetten Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zu der Stöchiometrischen-Verhältnis- Regelung zurückgekehrt ist. Richtige Parameterwerte, die für die fette Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelung geeignet sind, unterscheiden sich stark von den richtigen Parameterwerten, die für die Stöchiometrische-Verhältnis- Regelung geeignet sind. Daher besteht die Möglichkeit, dass unmittelbar nach dem Übergang von der fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zu der Stöchiometrischen-Verhältnis-Regelung das Regelsystem unstabil werden könnte. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die obige Initialisierung der Parameter ausgeführt.
  • Wenn die Antwort auf Schritt S43 negativ ist (NEIN), wird bestimmt, ob 3 OT-Perioden (eine Zeitperiode, die drei Perioden des OT-Signalimpulses entspricht, d. h. einem Verbrennungszyklus in dieser Ausführung) ab der Zeit der vorhergehenden Berechnung der Selbstabstimmungsparameter abgelaufen sind oder nicht (Schritt S46). Das durch Gleichung (1) definierte Modell und die aus den Gleichungen (2) bis (17) berechnete Regeleingabe bzw. Führungsgröße werden mit einer Abtast/Regelperiode definiert, die synchron mit einem Verbrennungszyklus k (= n/3, wobei n der OT-Zyklus ist) eines bestimmten Zylinders ist. Daher wird in dieser bevorzugten Ausführung die Berechnung des Selbstabstimmungsparametervektors θ(k), d. h. der Selbstabstimmungsparameter b0, s0 und r1 bis r3 einmal alle 3 OT- Perioden synchron mit einem Verbrennungszyklus eines bestimmten Zylinders ausgeführt. Wenn demzufolge die Antwort auf Schritt S46 positiv ist (JA), wird die Berechnung der Selbstabstimmungsparameter b0, s0 und r1 bis r3 gemäß der unten gezeigten Gleichung (3a) ausgeführt (Schritt S48). In Gleichung (3a) sind KP(n) und ide(n) durch die Gleichungen (4a), (5a) und (7a) definiert, die unten gezeigt sind. Das Symbol "k" in den Gleichungen (1) bis (17) gibt eine Abtastzeit entsprechend einer Verbrennungszyklusperiode an. Das Symbol "n" in den unten gezeigten Gleichungen gibt eine Abtastzeit entsprechend einer OT-Periode an (Periode entsprechend 240 Grad Kurbelwinkel in dieser bevorzugten Ausführung).


  • Wenn in Schritt S46 3 OT-Perioden nicht abgelaufen sind, werden die Selbstabstimmungsparameter b0(n), s0(n) und r1(n) bis r3(n) auf die vorhergehenden Werte b0(n-1), s0(n-1) und r1(n-1) bis r3(n-1) gesetzt (Schritt S47).
  • In Schritt S49 werden die beweglichen Mittelwerte b0AV, s0AV, r1AV, r2AV und r3AV aus den unten gezeigten Gleichungen (25) bis (29) berechnet.


  • Durch Verwendung der Selbstabstimmungsparameter b0AV, s0AV, r1AV, r2AV und r3AV, die durch die bewegliche Mittelwertberechnung erhalten wurden, um die Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP zu berechnen, kann der Selbstabstimmungsparametervektor θ einmal alle 3 OT-Perioden aktualisiert werden, und das unstabile Verhalten des Selbstabstimmungsreglers aufgrund der Tießpasscharakteristik des LAF-Sensors 17 kann verhindert werden.
  • Fig. 11 ist ein Flussdiagramm der KSTR-Berechnungsroutine, die im in Fig. 9 gezeigten Schritt S30 ausgeführt wird.
  • In Schritt S61 wird ein in Fig. 12A gezeigtes POLE-Kennfeld gemäß der Motordrehzahl NE und dem absoluten Ansaugdruck PBA abgefragt, um den reaktionsspezifizierenden Parameter POLE zu berechnen. Das POLE-Kennfeld ist so gesetzt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit im Hochlast- und Hochdrehzahlbetriebsbereich des Motors gering ist. Insbesondere wird, wie in Fig. 12A gezeigt, der reaktionsspezifizierende Parameter POLE in einen von der Linie L1 umgebenen Bereich auf "-0,5" gesetzt, in einen von der Linie L2 umgebenen Bereich, ausschließlich des von der Linie L1 umgebenen Bereichs (d. h. einem schraffierten Bereich) auf "-0,2", und in einen Bereich außerhalb der Linie L2 auf "0".
  • Danach wird die Selbstabstimmungsregeleingabe KSTRADP(n) aus der unten gezeigten Gleichung (17b) berechnet (Schritt S62).

    KSTRADP(n) =
    (1/b0AV){KCMD(n) + POLE × KCMD(n-3)
    - (r1AV + POLE × b0)KSTR(n-3)
    - (r2AV + POLE × r1)KSTR(n-6)
    - (r3AV + POLE × r2) KSTR(n-9)
    - r3AV × KSTR(n-12)
    - s0AV[KACT(n) - POLE × KACT(n-3)]} (17b)
  • Gleichung 17(b) ergibt sich, indem man die beweglichen Mittelwerte b0AV, r1AV bis r3AV und s0AV für die Selbstabstimmungsparameter b0, r1 bis r3 und s0 in Gleichung (17a) jeweils einsetzt, und "k", das eine diskrete Zeit angibt, gegen "n" austauscht.
  • In Schritt S63 wird ein in Fig. 12B gezeigtes KDAMP-Kennfeld gemäß der Motordrehzahl NE und dem absoluten Ansaugdruck PBA abgefragt, um den Dämpffaktor KDAMP zu berechnen. Das KDAMP-Kennfeld ist so gesetzt, dass der Dämpffaktor KDAMP im Hochlast- und Hochdrehzahlbetriebsbereich des Motors groß ist. Insbesondere wird, wie in Fig. 12B gezeigt, der Dämpffaktor KDAMP in einem von der Linie L3 umgebenen Bereich auf "0,3" gesetzt, wird in einen von der Linie L4 umgebenen Bereich, ausschließlich dem von der Linie L3 umgebenen Bereich (d. h. einem schraffierten Bereich) auf "0,1 " gesetzt und wird in einem Bereich außerhalb der Linie L4 auf "0" gesetzt.
  • In Schritt S64 wird die Dämpfregeleingabe KSTRDMP(n) aus der unten gezeigten Gleichung (19a) berechnet. Danach wird der Selbstabstimmungs- Korrekturkoeffizient (Regeleingabe bzw. Führungsgröße) KSTR(n) aus der unten gezeigten Gleichung (20a) berechnet (Schritt S65).

    KSTRDMP(n) = -KDAMP × [KACT(n) - KACT(n-3)] (19a)

    KSTR(n) = KSTRADP(n) + KSTRDMP(n) (20a)
  • Somit wird die Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP zuerst aus Gleichung (17b) berechnet, und dann wird die Dämpfregeleingabe KSTRDMP aus Gleichung (19a) berechnet und schließlich wird die Regeleingabe KSTR(n) als die Summe der Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP und der Dämpfregeleingabe KSTRDMP berechnet. Demzufolge kann das Überschießen des erfassten Äquivalenzverhältnisses KACT in Bezug auf das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD unterdrückt werden, und man kann gute Folgercharakteristiken erhalten.
  • Ferner wird der reaktionsspezifizierende Parameter POLE, der die Reakionsgeschwindigkeit der Regelung unter Verwendung der Selbstabstimmungs- Regeleingabe KSTRADP spezifiziert, so gesetzt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit in einem Hochlast- und Hochdrehzahlmotorbetriebszustand gering ist, wo das Überschießen leicht auftritt, und der Dämpffaktor KDAMP, der den Grad des Dämpfeffekts der Dämpfregeleingabe KSTRDMP bestimmt, so gesetzt wird, dass der Dämpffaktor KDAMP im Hochlast- und Hochdrehzahlmotorbetriebszustand groß ist, wo das Überschießen leicht auftritt. Demzufolge kann in einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen unwahrscheinlich ist, die Folgercharakteristik auf das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD verbessert werden, wohingegen in einem Motorbetriebszustand, wo das Überschießen leicht auftritt, das Überschießen zuverlässig verhindert werden kann.
  • In dieser bevorzugten Ausführung entspricht das in Fig. 3 gezeigte Motorsystem der Anlage, und der in Fig. 3 gezeigte Selbstabstimmungsregler 42 entspricht dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel. Ferner entspricht der Parametereinstellmechanismus 54 dem Identifikationsmittel, und der reaktionsspezifizierende Regler 55 entspricht dem Regelmittel. Im Einzelnen entspricht der in Fig. 9 gezeigte Prozess den Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regelmittel. Der in Fig. 11 gezeigte Prozess entspricht dem Regelmittel, und der in Fig. 10 gezeigte Prozess entspricht dem Identifikationsmittel. Ferner entsprechen die in Fig. 11 gezeigten Schritte S61 und S62 dem Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel oder dem reaktionsspezifizierenden Regelglied-Berechnungsmittel, und die Schritte S63 und S64 entsprechen dem Dämpfregeleingabe-Berechnungsmittel oder dem Dämpfregelgliedberechnungsmittel.
    • Zweite bevorzugte Ausführung
  • Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer hydraulischen Positionierungsvorrichtung und dessen Regelsystems zeigt, das ein Regelsystem für eine Anlage nach einer zweiten bevorzugten Ausführung ist.
  • Eine solche hydraulische Positionierungsvorrichtung wird z. B. für einen stufenlos verstellbaren Ventilsteuermechanismus verwendet, um die Ventilsteuerzeit von Einlass- und Auslassventilen stufenlos zu verändern. Der stufenlos verstellbare Ventilsteuermechanismus ändert Drehphasen der Nocken zum Antrieb der Einlass- und Auslassventile, um die Öffnungs- /Schließzeit der Einlass- und Auslassventile zu verschieben, was den Ladegrad des Motors verbessert und den Pumpverlust des Motors reduziert.
  • Die hydraulische Positionierungsvorrichtung enthält einen Kolben 64, einen Hydraulikzylinder 61, in den ein Kolben 64 eingesetzt ist, ein motorbetriebenes Schieberventil 67, eine Hydraulikpumpe 65, eine Öldruckzufuhrleitung 66 zum Zuführen von Öldruck von einer Hydraulikpumpe 65 zu dem motorbetriebenen Schieberventil 67, eine erste Ölpassage 68 zum Zuführen eines ersten Öldrucks P1 zu einer ersten Öldruckkammer 62 des Hydraulikzylinders 61, eine zweite Ölpassage 69 zum Zuführen eines zweiten Öldrucks P2 zu einer zweiten Öldruckkammer 63 des Hydraulikzylinders 61, sowie eine Öldruckablassleitung 70 zum Rückführen des von dem motorbetriebenen Schieberventils 67 abgegebenen Hydrauliköls zu einer Ölwanne (nicht gezeigt).
  • Ein Potentiometer 71 zum Erfassen einer Stellung PACT des Kolbens 64 ist vorgesehen, und ein Signal, das die erfasste Stellung PACT angibt, wird einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 72 zugeführt.
  • Eine Sollstellung PCMD wird in die ECU 72 eingegeben. Die ECU 72 berechnet einen Regelbetrag DUT derart, dass die erfasste Stellung PACT mit der Sollstellung PCMD übereinstimmt, und führt ein elektrisches Signal gemäß dem Regelbetrag DUT dem motorbetriebenen Schieberventil 67 zu.
  • Das motorbetriebene Schieberventil 67 bewegt die Stellung eines Ventilelements (nicht gezeigt) entsprechend dem Regelbetrag DUT und gibt den ersten und zweiten Öldruck P1 und P2 entsprechend der Stellung des Ventilelements aus. Wenn die Druckdifferenz DP (= P1-P2) zwischen den ersten und zweiten Öldrücken P1 und P2 einen positiven Wert hat, bewegt sich der Kolben 64 gemäß Fig. 13 nach rechts, wohingegen dann, wenn die Druckdifferenz DP einen negativen Wert hat, sich der Kolben 64 gemäß Fig. 13 nach links bewegt. In einem Zustand, in dem die erfasste Stellung PACT mit der Sollstellung PCMD übereinstimmt, wird die Druckdifferenz DP bei "0" gehalten.
  • Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Regelsystems zum Regeln der in Fig. 13 gezeigten hydraulischen Positionierungsvorrichtung unter Verwendung eines selbstabstimmenden Reglers 80 zeigt. Der selbstabstimmende bzw. Selbstabstimmungsregler 80 besteht aus einem Parametereinstellmechanismus 81 und einem reaktionsspezifizierenden Regler 82. Der Selbstabstimmungsregler wird durch die Prozesse realisiert, die von einer in der ECU 72 enthaltenen CPU ausgeführt werden. Wie der Parametereinstellmechanismus 54 in der ersten bevorzugten Ausführung berechnet der Parametereinstellmechanismus 81 einen Modellparametervektor θ(k) entsprechend dem Regelbetrag DUT als Regeleingabe und die erfasste Stellung PACT als Regelausgabe. Insbesondere wird der Modellparametervektor θ(k) unter Verwendung der unten gezeigten Gleichungen (4b) und (5b) und der oben gezeigten Gleichungen (3) und (6) berechnet. Die Gleichungen (4b) und (5b) ergeben sich, indem man das ξ'(k), das in der unten gezeigten Gleichung (7b) definiert ist, für ξ(k) in den oben gezeigten Gleichungen (4) und (5) ersetzt.


  • Wie der reaktionsspezifizierende Regler 55 in der ersten bevorzugten Ausführung, berechnet der reaktionsspezifizierende Regler 82 eine Selbstabstimmungs-Regeleingabe DUTADP und eine Dämpfregeleingabe DUTDMP, indem die Sollstellung PCMD, die Regeleingabe DUT und die erfasste Stellung PACT auf die unten gezeigten Gleichungen (17c) und (19b) angewendet werden, und berechnet ferner den Regelbetrag DUT als die Summe der Selbstabstimmungs-Regeleingabe DUTADP und der Dämpfregeleingabe DUTDMP. Die Gleichung (17c) ergibt sich, indem man PCMD und DUT für KCMD bzw. KSTR in Gleichung (17) einsetzt. Gleichung (17b) ergibt sich, indem man PACT für KACT in Gleichung (19) einsetzt.

    DUTADP(k) = (1/b0){PCMD(k) + POLE × PCMD(k-1)
    - (r1 + POLE × b0)DUT(k-1)
    - (r2 + POLE × r1)DUT(k-2)
    - (r3 + POLE × r2)DUT(k-3)
    - r3 × DUT(k-4)
    - s0[PACT(k) - POLE × PACT(k-1)]} (17c)

    DUTDMP(k) = -KDAMP × [PACT(k) - PACT(k-1)] (19b)
  • Dementsprechend kann der Selbstabstimmungsregler 80 eine solche Regelung ausführen, dass die Regeleingabe DUT, die erfasste Stellung PACT und die Sollstellung PCMD jeweils für die Regeleingabe KSTR, die Regelausgabe KACT und das Soll-Äquivalenzverhältnis KCMD in der ersten bevorzugten Ausführung eingesetzt werden. Im Ergebnis kann, wie in der ersten bevorzugten Ausführung, das Überschießen der erfassten Stellung PACT in Bezug auf die Sollstellung PCMD vollständig unterdrückt werden, und es können gute Folgercharakteristiken erhalten werden.
  • In dieser bevorzugten Ausführung entspricht die in Fig. 14 gezeigte hydraulische Positionierungsvorrichtung der Anlage, und der in Fig. 14 gezeigte Selbstabstimmungsregler 80 entspricht dem Regelsystem für die Anlage. Ferner entspricht der Parametereinstellmechanismus 81 dem Identifikationsmittel, und der reaktionsspezifizierende Regler 82 entspricht dem Regelmittel.
    • Andere bevorzugte Ausführungen
  • Anzumerken ist, dass die Erfindung nicht auf die obigen bevorzugten Ausführungen beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. Z. B. kann in der ersten bevorzugten Ausführung nur die Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP als die Regeleingabe KSTR für das geregelte Objekt (das in Fig. 3 gezeigte Motor- System) verwendet werden. In diesem Fall kann, im Vergleich zum Stand der Technik, das Überschießen ebenfalls unterdrückt werden. Ferner kann die Regeleingabe KSTR für das geregelte Objekt berechnet werden, indem die Dämpfregeleingabe KSTRDMP zu der Regeleingabe addiert wird, die durch den herkömmlichen inversen Transferfunktionsregler erhalten wird. In diesem Fall kann, im Vergleich zum Stand der Technik, das Überschießen ebenfalls unterdrückt werden.
  • In der ersten bevorzugten Ausführung wird die Dämpfregeleingabe KSTRDMP aus Gleichung (19) berechnet. Die Dämpfregeleingabe KSTRDMP kann auch aus Gleichung (18) berechnet werden, entsprechend dem Änderungsbetrag (der Änderungsrate) in der Abweichung e(k).
  • In der zweiten bevorzugten Ausführung ist die hydraulische Positionierungsvorrichtung als das geregelte Objekt gezeigt. Die Regelung durch den Selbstabstimmungsregler der zweiten bevorzugten Ausführung kann auch bei einer pneumatischen Positionierungsvorrichtung angewendet werden, die, anstatt von Öldruck, Luftdruck verwendet.
  • Es wird ein Regelsystem für eine Anlage offenbart, das einen Identifizierer 54 und einen Regler 55 aufweist. Der Identifizierer 54 identifiziert Modellparameter b0, r1, r2, r3, s0 eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage 1 erhalten ist. Der Regler 55 berechnet eine Regeleingabe KSTR in die Anlage 1 derart, dass eine Ausgabe KACT von der Anlage 1 mit einem Regelsollwert KCMD übereinstimmt, unter Verwendung der identifizierten Modellparameter. Der Regler 55 berechnet eine Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP unter Verwendung der von dem Identifizierer 54 identifizierten Modellparameter. Der Regler 55 berechnet ferner eine Dämpfregeleingabe KSTRDMP gemäß der Änderungsrate in der Ausgabe KACT von der Anlage 1 oder der Änderungsrate in einer Abweichung e zwischen der Ausgabe KACT von der Anlage 1 und einem Regelsollwert KCMD. Der Regler 55 berechnet die Regeleingabe KSTR zu der Anlage 1 als Summe der Selbstabstimmungs-Regeleingabe KSTRADP und der Dämpfregeleingabe KSTRDMP.

Claims (18)

1. Regelsystem für eine Anlage, umfassend:
ein Identifikationsmittel (54) zum Identifizieren von Modellparametern (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage (1; 51) erhalten ist; und
ein Regelmittel (55) zum Berechnen einer Regeleingabe (KSTR) zu der Anlage (1; 51) derart, dass eine Ausgabe (KACT) von der Anlage mit einem Regelsollwert (KCMD) übereinstimmt, unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel (54) identifizierten Parameter (b0, r1, r2, r3, s0);
wobei das Regelmittel (55) enthält:
ein Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel (42, S61, S62) zum Berechnen einer Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel (54) identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0); und
ein Dämpfregeleingabe-Berechnungsmittel (S63, S64) zum Berechnen einer Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) gemäß einer Änderungsrate in der Ausgabe (KACT) von der Anlage (1; 51) oder einer Änderungsrate in einer Abweichung (e) zwischen der Ausgabe (KACT) von der Anlage und dem Regelsollwert (KCMD);
wobei die Regeleingabe (KSTR) zu der Anlage als Summe der Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) und der Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) berechnet wird.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel (42, S61, S62) die Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) derart berechnet, dass eine Reaktionscharakteristik einer Abweichung (e) zwischen der Ausgabe (KACT) von der Anlage und dem Regelsollwert (KCMD) eine bestimmte Charakteristik bekommt.
3. Regelsystem für eine Anlage, umfassend:
ein Identifikationsmittel zum Identifizieren von Modellparametern (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage (1; 51) erhalten ist; und
ein Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel (42, S61, S62) zum Berechnen einer Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) zu der Anlage unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel (54) identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0), sodass eine Ausgabe (KACT) von der Anlage mit einem Regelsollwert (KCMD) übereinstimmt;
wobei das Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel (42, S61, S62) die Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) derart berechnet, dass eine Reaktionscharakteristik einer Abweichung (e) zwischen der Ausgabe (KACT) von der Anlage und dem Regelsollwert (KCMD) eine bestimmte Charakteristik bekommt.
4. Luft-Kraftstoff-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend:
ein Identifikationsmittel (54) zum Identifizieren von Modellparametern (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung des Motors (1) erhalten ist;
einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (17), der in einem Abgassystem des Motors (1) vorgesehen ist; und
ein Regelmittel (55) zum Regeln eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines dem Motor (1) zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches derart, dass das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (17) erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) mit einem Sollwert (KCMD) übereinstimmt, wobei das Regelmittel (55) enthält:
ein Selbstabstimmungs-Regeleingabe-Berechnungsmittel (42, S61, S62) zum Berechnen einer Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel (54) identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0); und
ein Dämpfregeleingabe-Berechnungsmittel (S63, S64) zum Berechnen einer Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) gemäß einer Änderungsrate des erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (KACT) oder einer Änderungsrate in einer Abweichung (e) zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) und dem Sollwert (KCMD);
wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches unter Verwendung der Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) und der Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) geregelt wird.
5. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend:
einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (17), der in einem Abgassystem des Motors (1) vorgesehen ist; und
ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel (42) zum Regeln eines Luft- Kraftstoff-Verhältnisses (KACT) eines dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches derart, dass das von dem Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor (17) erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) mit einem Sollwert (KCMD) übereinstimmt;
wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel (42) ein reaktionsspezifizierendes Regelglied-Berechnungsmittel (S61, S62) enthält, um ein reaktionsspezifizierendes Regelglied (KSTRADP) derart zu berechnen, das die Reaktionscharakteristik einer Abweichung (e) zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) und dem Sollwert (KCMD) eine bestimmte Charakteristik bekommt;
wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches unter Verwendung des reaktionsspezifizierenden Regelglieds (KSTRADP) geregelt wird.
6. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel (42) ferner ein Identifikationsmittel (54) zum Identifizieren von Modellparametern (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells enthält, das durch Modellbildung des Motors (1) erhalten ist, und das reaktionsspezifizierende Regelglied-Berechnungsmittel (S61, S62) das reaktionsspezifizierende Regelglied (KSTRADP) unter Verwendung der von dem Identifikationsmittel (54) identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0) berechnet.
7. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelmittel ferner ein Dämpfregelglied-Berechnungsmittel (S63, S64) enthält, um ein Dämpfregelglied (KSTRDMP) gemäß einer Änderungsrate in dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) oder einer Änderungsrate in der Abweichung (e) zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) und dem Sollwert (KCMD) zu berechnen, und wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches unter Verwendung des reaktionsspezifizierenden Regelglieds (KSTRADP) und des Dämpfregelglieds (KSTRDMP) geregelt wird.
8. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfregelglied-Berechnungsmittel (S63, S64) das Dämpfregelglied (KSTRDMP) unter Verwendung eines Dämpfkoeffizienten (KDAMP, KDAMP') berechnet und den Dämpfkoeffizienten (KDAMP, KDAMP') gemäß einem Betriebszustand des Motors setzt.
9. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das reaktionsspezifizierende Regelgliedberechnungsmittel (S61, S62) die Reaktionscharakteristik unter Verwendung eines reaktionsspezifizierenden Parameters (POLE) ändert und den reaktionsspezifizierenden Parameter (POLE) gemäß einem Betriebszustand des Motors setzt.
10. Regelverfahren für eine Anlage, das die Schritte aufweist:
a) Identifizieren von Modellparametern (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage (1; 51) erhalten ist;
b) Berechnen einer Selbstabstimmungsregeleingabe (KSTRADP) unter Verwendung der identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0);
c) Berechnen einer Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) gemäß einer Änderungsrate in einer Ausgabe (KACT) der Anlage oder einer Änderungsrate in einer Abweichung (e) zwischen der Ausgabe (KACT) von der Anlage und einem Regelsollwert (KCMD); und
d) Berechnen einer Regeleingabe (KSTR) zu der Anlage (1; 51) als Summe der Selbstabstimmungsregeleingabe (KSTRADP) und der Dämpfregeleingabe (KSTRDMP), sodass die Ausgabe (KACT) von der Anlage mit dem Regelsollwert (KCMD) übereinstimmt.
11. Regelverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) derart berechnet wird, dass eine Reaktionscharakteristik einer Abweichung (e) zwischen der Ausgabe (KACT) von der Anlage und dem Regelsollwert (KCMD) eine bestimmte Charakteristik bekommt.
12. Regelverfahren für eine Anlage, das die Schritte aufweist:
a) Identifizieren von Modellparametern (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Anlage (1; 51) erhalten ist; und
b) Berechnen einer Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) zu der Anlage (1; 51) unter Verwendung der identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0) derart, dass eine Ausgabe (KACT) von der Anlage (1; 51) mit einem Regelsollwert (KCMD) übereinstimmt; worin die Selbstabstimmungsregeleingabe (KSTRADP) derart berechnet wird, dass eine Reaktionscharakteristik einer Abweichung (e) zwischen der Ausgabe (KACT) von der Anlage (1; 51) und dem Regelsollwert (KCMD) eine bestimmte Charakteristik bekommt.
13. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelverfahren für einen Verbrennungsmotor, das die Schritte aufweist:
a) Identifizieren von Modellparametern (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung des Motors (1) erhalten ist;
b) Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines dem Motor (1) zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches;
c) Berechnen einer Selbstabstimmungs-Regeleingabe (KSTRADP) unter Verwendung der identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0);
d) Berechnen einer Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) gemäß einer Änderungsrate in dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) oder einer Änderungsrate in einer Abweichung (e) zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) und dem Sollwert (KCMD); und
e) Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung der Selbstabstimmungsregeleingabe (KSTRADP) und der Dämpfregeleingabe (KSTRDMP) derart, dass das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) mit dem Sollwert (KCMD) übereinstimmt.
14. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelverfahren für einen Verbrennungsmotor, umfassend:
a) Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines dem Motor (1) zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches;
b) Berechnen eines reaktionsspezifizierenden Regelglieds (KSTRADP) derart, dass eine Reaktionscharakteristik einer Abweichung (e) zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) und dem Sollwert (KCMD) eine bestimmte Charakteristik bekommt; und
c) Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung des reaktionsspezifizierenden Regelglieds (KSTRADP) derart, dass das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (17) erfasste Luft- Kraftstoff-Verhältnis (KACT) mit dem Sollwert (KCMD) übereinstimmt.
15. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelverfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Schritt, Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung des Motors (1) erhalten ist, zu identifizieren,
worin das reaktionsspezifizierende Regelglied (KSTRADP) unter Verwendung der identifizierten Modellparameter (b0, r1, r2, r3, s0) berechnet wird.
16. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelverfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Schritt, ein Dämpfregelglied (KSTRDMP) gemäß einer Änderungsrate des erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (KACT) oder einer Änderungsrate in der Abweichung (e) zwischen dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) und dem Sollwert (KCMD) zu berechnen,
worin das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KACT) des dem Motor (1) zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches unter Verwendung des reaktionsspezifizierenden Regelglieds (KSTRADP) und des Dämpfregelglieds (KSTRDMP) geregelt wird.
17. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfregelglied (KSTRDMP) unter Verwendung eines Dämpfkoeffizienten (KDAMP, KDAMP') berechnet wird und der Dämpfkoeffizient (KDAMP, KDAMP') gemäß einem Betriebszustand des Motors gesetzt wird.
18. Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionscharakteristik unter Verwendung eines reaktionsspezifizierenden Parameters (POLE) geändert wird und der reaktionsspezifizierende Parameter (POLE) gemäß einem Betriebszustand des Motors gesetzt wird.
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