DE10313615A1

DE10313615A1 - Linearstellgliedregelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10313615A1
Application number: DE10313615A
Authority: DE
Inventors: Kanehito Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: DE10313615B4

Abstract

In einem Bereich mit großem Hub eines Ansaugdosierventils (5) wird zumindest einer von Rückführregelungsverstärkungsfaktoren, nämlich von einem Proportionalverstärkungsfaktor, von einem Integralverstärkungsfaktor und von einem Differentialverstärkungsfaktor, auf einen Wert gesetzt, der größer als ein Wert ist, der in einem Bereich mit mittlerem Hub von dem Ansaugdosierventil (5) ist, so dass eine Folgecharakteristik eines tatsächlichen Kraftstoffdrucks (PC) und ein Regelungsansprechverhalten auf einen Zieleinspritzdruck (TP) verbessert werden. Des Weiteren verringern sich Abweichungen der Differenz (DELTAP) zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck (PC) und dem Zieleinspritzdruck (TP). Als Folge ist es möglich, die Folgecharakteristik und das Regelungsansprechverhalten bei einer Übergangszeit, wie zum Beispiel bei einer Beschleunigungszeit, zu verbessern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearstellgliedsteuerungsvorrichtung zum elektrischen Steuern eines Linearstellglieds zum Einstellen eines Hubbetrags des Linearstellglieds.

Es ist ein Sammlereinspritzsystem bekannt, das so aufgebaut ist, dass ein Hochdruckkraftstoff in einer gemeinsamen Leitung als Sammler gesammelt wird, und bei dem aus einem Elektromagnetkraftstoffeinspritzventil, das mit einem stromabwärtigen Ende einer Leitungsabzweigung von der gemeinsamen Leitung verbunden ist, Hochdruckkraftstoff durch eine Einspritzung in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einer vorbestimmten Zeitabstimmung zugeführt wird. In der folgenden Beschreibung wird eine Brennkraftmaschine einfach als Verbrennungsmotor bezeichnet. Eine Kraftstoffzufuhrpumpe einer Saugdosierbauart führt Hochdruckkraftstoff der gemeinsamen Leitung zu. Durch Ausführen einer Rückführregelung zum Einstellen der Durchflussmenge der Kraftstoffzufuhrpumpe kann der Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Leitung im Wesentlichen dem Zieleinspritzdruck angeglichen werden.

In diesem System wird zunächst ein Zieleinspritzvolumen TQ gemäß der Verbrennungsmotorbetriebsbedingung oder dem Betriebszustand aufgefunden. Dann wird ein Zieleinspritzdruck TP gemäß einer Verbrennungsmotordrehzahl NE und dem Zieleinspritzvolumen TQ aufgefunden. Die Kraftstoffzufuhrpumpe hat ein Stellglied, das ein effektives Pumpvolumen einstellt. Beispielsweise für den Fall der Ansaugdosierpumpe hat die Kraftstoffzufuhrpumpe ein Stellglied, das die Kraftstoffmenge einstellt, die in eine Pumpenkammer pro Pumpzyklus eingeführt wird. Das Stellglied wird als ein Ansaugdosierventil bezeichnet. Das Ansaugdosierventil hat typischer Weise einen Linearsolenoid als Linearstellglied. Der Linearsolenoid hat einen Tauchkolben, vom dem ein Hubbetrag proportional zu der Größe eines Antriebssignals ist, wie zum Beispiel einer Antriebsspannung oder eines Antriebsstroms.

Üblicherweise wird die Größe des Antriebssignals als ein Einschaltdauerverhältnis (%) des Signals angegeben. Im folgenden wird das Einschaltdauerverhältnis einfach als Einschaltdauer oder als ein Symbol DUTY bezeichnet. Die Größe eines Antriebssignals wird einer Rückführregelung auf der Grundlage einer Differenz ΔP zwischen einem tatsächlichen Kraftstoffdruck PC, der durch einen Kraftstoffsensor erfasst wird, der in der gemeinsamen Leitung eingebaut ist, und dem Zieleinspritzdruck TP unterzogen. Daher wird ΔP = PC-TP erhalten.

Das Verfahren zum Auffinden eines Antriebssignalwerts DUTY durch Ausführen einer gewöhnlich bekannten PID-Regelung (Proportional- Integral-Regelung) wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 wie folgt erklärt. Wie in der Figur gezeigt ist, wird ein Basissignal BASEDUTY aus einem Zieleinspritzvolumen TQ, einem Zieleinspritzdruck TP und einem Basiskennfeld BM aufgefunden. Dann werden Rückführverstärkungsfaktoren, die aus einem Proportionalverstärkungsfaktor KP, einem Integralverstärkungsfaktor KI und einem Differentialverstärkungsfaktor KD bestehen, aus einem Verstärkungsfaktorkennfeld GM und einer Differenz ΔP aufgefunden.

Nachfolgend wird eine Rückführgröße FBDUTY aus der Differenz ΔP und den Rückführverstärkungsfaktoren aufgefunden. Dann wird die Rückführgröße FBDUTY zu dem Basissignal BASEDUTY hinzugefügt, um eine Endantriebseinschaltdauer zu erzeugen. Durch Verwenden einer vorbestimmten Umwandelungskonstante wird das Antriebseinschaltdauerverhältnis in ein Steuerungsimpulssignal umgewandelt, das dann zu dem Linearsolenoid abgegeben wird. Das gestattet, dass der Hubbetrag des Ansaugdosierventils eingestellt wird, die Durchflussmenge der Kraftstoffzufuhrpumpe gesteuert wird, um den Druck des Kraftstoffs in der gemeinsamen Leitung im Wesentlichen dem Zieleinspritzdruck TP anzugleichen.

Bei der herkömmlichen PID-Regelung kann jedoch, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der Hubbetrag des Ansaugdosierventils nicht über den gesamten Bereich proportional zu dem Antriebsstrom geändert werden, der dem Linearsolenoid zugeführt wird. Als Folge ist die Durchflussmenge Q der Kraftstoffzufuhrpumpe in einem großen Hubbereich und in einem kleinen Hubbereich gesättigt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Sättigung der Durchflussmenge Q liegt unter anderem an einer Magnetflusssättigung.

Das liegt daran, dass das Verstärkungsfaktorkennfeld GM, aus dem der Proportionalverstärkungsfaktor KP, der Integralverstärkungsfaktor KI und der Differentialverstärkungsfaktor KD aufgefunden werden, eine Einzeleingabetabelle ist, bei der nur die Differenz ΔP als die einzige Eingabe dafür verwendet wird, so dass die Rückführregelung durch Verwenden der Verstärkungsfaktoren der gleichen Größe für den großen Hubbereich und den kleinen Hubbereich ausgeführt wird. Als Folge ergibt sich ein Problem, dass die dem tatsächlichen Kraftstoffdruck PC folgende Charakteristik und das Regelungsansprechverhalten auf den Zieleinspritzdruck TP in dem großen Hubbereich schlechter als diejenigen in dem kleinen Hubbereich sind.

Wenn für diesen Fall der Proportionalverstärkungsfaktor KP, der Integralverstärkungsfaktor KI oder der Differentialverstärkungsfaktor KD verringert wird, werden die dem tatsächlichen Kraftstoffdruck PC folgenden Charakteristiken und das Regelungsansprechverhalten schlechter. Als Folge gibt es ein Problem, dass Abweichungen hinsichtlich der Differenz ΔP sich unvermeidlich erhöhen. Wenn des weiteren der Proportionalverstärkungsfaktor KP, der Integralverstärkungsfaktor KI oder der Differentialverstärkungsfaktor KD erhöht wird, erhöht sich die Größe eines Überschwingens des tatsächlichen Kraftstoffdrucks PC ebenso in dem kleinen Hubbereich, was verursacht, dass der tatsächliche Kraftstoffdruck PC in einen Regelabweichungszustand um den Zieleinspritzdruck TC eintritt.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Regelungscharakteristik eines Linearstellglieds zu verbessern. Genauer gesagt ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Regelungsansprechverhalten und die Nachfolgecharakteristiken einer physikalischen Größe, die im Zusammenhang mit dem Hubbetrag eines Linearstellglieds steht, in dem großen Hubbereich des Linearstellglieds zu verbessern.

Des weiteren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Größe eines Überschwingens der physikalischen Größe in dem kleinen Hubbereich des Linearstellglieds zu unterdrücken.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird zumindest einer von Rückführverstärkungsfaktoren, nämlich der Proportionalverstärkungsfaktor, der Integralverstärkungsfaktor und der Differentialverstärkungsfaktor, die bei einer Berechnung einer Rückführgröße verwendet werden, durch eine Differenz zwischen einer tatsächlichen physikalischen Größe und einer physikalischen Zielgröße sowie durch einen Hubbetrag oder einen Wert, der den Hubbetrag darstellt, ermittelt. Auch in dem großen Hubbereich des Linearstellglieds ist es folglich möglich, die Regeleigenschaften der tatsächlichen physikalischen Größe zu der physikalischen Zielgröße zu verbessern.

Der tatsächliche Hubbetrag selbst kann als die vorstehend genannte physikalische Größe behandelt werden. Für diesen Fall kann die Regeleigenschaft des tatsächlichen Hubbetrags zu dem Zielhubbetrag direkt verbessert werden. Anstelle von dem Hubbetrag kann eine Spannung an einer Lastseite eines Fluidschaltkreises, eine Durchflussrate oder eine Position als die vorstehend genannte physikalische Größe behandelt werden. Für diesen Fall kann die Regeleigenschaft des Fluidschaltkreises verbessert werden.

Beispielsweise kann in dem großen Hubbetrag des Linearstellglieds zumindest einer von Rückführverstärkungsfaktoren, nämlich der Proportionalverstärkungsfaktor, der Integralverstärkungsfaktor oder der Differentialverstärkungsfaktor, die bei der Berechnung einer Rückführgröße verwendet werden, auf Werte erhöht werden, die größer als diejenigen für einen mittleren Hubbereich zwischen dem großen Hubbereich und dem kleinen Hubbereich sind. Als Folge kann die Regelbarkeit des tatsächlichen Hubbetrags auf den Zielhubbetrag verbessert werden und verringert sich eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Hubbetrag und dem Zielhubbetrag.

Als weiteres Beispiel kann in dem kleinen Hubbereich des Linearstellglieds zumindest einer von Rückführverstärkungsfaktoren, nämlich der Proportionalverstärkungsfaktor, der Integralverstärkungsfaktor und der Differentialverstärkungsfaktor, die bei einer Berechnung einer Rückführgröße verwendet werden, auf Werte verringert werden, die kleiner als diejenigen für den mittleren Hubbereich zwischen dem großen Hubbereich und dem kleinen Hubbereich sind. Als Folge kann die Größe eines Überschwingens des tatsächlichen Hubbetrags des Linearstellglieds in den kleinen Hubbereich unterdrückt werden und wird es schwierig, dass der tatsächliche Hubbetrag des Linearstellglieds in einen Zustand der Regelschwingungen um den Zielhubbetrag eintritt.

Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele werden ebenso wie Verfahren des Betriebs und die Funktionen der zugehörigen Teile aus einem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau eines Sammlereinspritzsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Regelungslogik des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Regelungslogik eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Regelungslogik einer herkömmlichen Technologie zeigt;
Fig. 5 ist ein charakteristisches Diagramm, das Charakteristiken zeigt, die jeweils eine Beziehung zwischen der Größe eines Antriebsstroms und einem Hubbetrag eines Ansaugdosierventils in einer herkömmlichen Technologie darstellt; und
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Regelungslogik einer ECU gemäß einer herkömmlichen Technologie zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.

Erstes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 1 und 2 sind Diagramme, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
Das Sammlereinspritzsystem, das durch dieses Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, wird auf einen Vierzylinderdieselverbrennungsmotor 1 angewendet, der an einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem PKW montiert ist. Das Sammlereinspritzsystem hat eine gemeinsame Leitung (Common- Rail), die als ein Sammler zum Sammeln von Hochdruckkraftstoff bei einem Druck entsprechend einem Kraftstoffeinspritzdruck verwendet wird, bei dem Kraftstoff durch eine Einspritzung Zylindern des Verbrennungsmotors 1 zugeführt wird. Das Sammlereinspritzsystem weist ebenso eine Vielzahl von Einspritzeinrichtungen (Injektoren) 3 auf, die jeweils zum Zuführen von Hochdruckkraftstoff, der in der gemeinsamen Leitung 2 gesammelt wurde, durch Einspritzen einer Brennkammer von einem der Zylinder verwendet wird. Des weiteren hat das Sammlereinspritzsystem ebenso eine Kraftstoffzufuhrpumpe 4 zum Aufbringen eines Drucks auf Kraftstoff, der angesaugt wird, und um dadurch den druckbeaufschlagten Kraftstoff in die gemeinsame Leitung 2 zu fördern. Des weiteren ist das Sammlereinspritzsystem ebenso mit einer elektronischen Steuerungseinheit 10 zum Steuern bzw. Regeln der Einspritzeinrichtungen 3 und der Kraftstoffzufuhrpumpe 4 versehen. In der folgenden Beschreibung wird die elektronische Regelungseinheit 10 einfach als die ECU 10 bezeichnet.
Innerhalb von jedem der Zylinder, die bei dem Verbrennungsmotor 1 eingesetzt werden, ist ein Kolben 12 vorgesehen, der in dem Zylinder mit einem hohen Freiheitsgrad gleiten kann. Der Kolben 12 ist mit einer Kurbelwelle 11 über einen Verbindungsstab verbunden. Die Kraftstoffzufuhrpumpe 4 führt Kraftstoff der gemeinsamen Leitung 2 durch ein Hochdruckrohr 13 zu. Ein Ablassrohr 15 wird zum Ablassen von überschüssigem Kraftstoff von der gemeinsamen Leitung 2 zu einem Kraftstofftank 14 verwendet. Ein Druckbegrenzer 16, der an dem Ablassrohr 15 vorgesehen ist, wird zum Verringern des Drucks des Kraftstoffs in der gemeinsamen Leitung verwendet, um zu verhindern, dass der Druck eine eingestellte Druckgrenze übersteigt.
Jede der Einspritzvorrichtungen 3 ist an einem Zylinderblock des Verbrennungsmotors 1 vorgesehen, die mit einem der Zylinder verknüpft ist. Die Einspritzeinrichtungen 3 sind jeweils Elektromagnetkraftstoffeinspritzventile mit einer Kraftstoffeinspritzdüse, einem Elektromagnetstellglied und einer Nadeldrückeinrichtung, wie zum Beispiel eine Feder. Die Kraftstoffeinspritzdüse spritzt Hochdruckkraftstoff in die Brennkammer von einem Zylinder ein, für den die Einspritzeinrichtung 3 vorgesehen ist. Das Elektromagnetstellglied treibt eine Düsennadel, die in der Kraftstoffeinspritzdüse untergebracht ist, in eine Richtung zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils an. Die Nadeldrückeinrichtung bringt einen Druck auf die Düsennadel in eine Richtung zum Schließen des Kraftstoffeinspritzventils auf.
Die Einspritzung des Kraftstoffs zu einem bestimmten der Zylinder, der bei dem Verbrennungsmotor 1 eingesetzt wird, aus der Einspritzeinrichtung 3, die für den bestimmten Zylinder vorgesehen ist, wird elektronisch durch Gestatten und Unterbinden gesteuert, dass ein Strom in das Elektromagnetstellglied strömt, das als ein Elektromagnetventil dient, um einen Druck in einer Gegendrucksteuerungskammer eines Anweisungskolbens zu steuern, der mit der Düsennadel verbunden ist. Wenn genauer gesagt das Elektromagnetventil einer Einspritzeinrichtung 3, die für einen bestimmten der Zylinder vorgesehen ist, die bei dem Verbrennungsmotor 1 eingesetzt werden, in einen offenen Zustand versetzt wird, wird Hochdruck, der in der gemeinsamen Leitung 2 gesammelt und druckbeaufschlagt ist, der Brennkammer des bestimmten Zylinders zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird Kraftstoff, der aus der Einspritzeinrichtung 3 austritt oder ausgestoßen wird, oder Rückführkraftstoff von einem Kraftstoffrücklaufrohr 17 zu dem Kraftstofftank 14 über ein Kraftstoffrücklaufrohr 19 zurückgeführt.
Die Kraftstoffzufuhrpumpe 4 weist Bauteile einschließlich einer allgemein bekannten Förderpumpe, eines Nockens, einer Vielzahl von Tauchkolben, einer Vielzahl von Druckbeaufschlagungskammern und eines Ausstoßventils auf. Die Bauteile der Kraftstoffzufuhrpumpe 4 sind nicht in den Figuren gezeigt. Durch die Drehung der Kurbelwelle 1 des Verbrennungsmotors 1 angetrieben dreht sich eine Pumpenantriebswelle, wobei verursacht wird, dass die Förderpumpe Niederdruckkraftstoff von dem Kraftstofftank 14 abpumpt. Die Förderpumpe wird daher ebenso als eine Niederdruckkraftstoffzufuhrpumpe bezeichnet. Der Nocken wird in einer Drehung durch die Pumpenantriebswelle angetrieben. Der Nocken wiederum treibt die Tauchkolben an. Ebenso als Tauchkolbenkammern bezeichnet bringen die Druckbeaufschlagungskammern einen Druck auf den angesaugten Kraftstoff durch eine Hin- und Herbewegung der Tauchkolben in den Zylindern auf. Das Ausstoßventil wird geöffnet, wenn der Druck des Kraftstoffs in einer der Druckbeaufschlagungskammern ein vorbestimmtes Niveau übersteigt.
Die Kraftstoffzufuhrpumpe 4 ist eine Hochdruckkraftstoffzufuhrpumpe der Ansaugdosierbauart. Des weiteren ist die Kraftstoffzufuhrpumpe 4 mit einem Auslaufanschluss zum Verhindern versehen, dass die Temperatur des inneren Kraftstoffs auf einen hohen Wert ansteigt. Der Kraftstoff, der aus der Zufuhrpumpe 4 ausläuft, wird zu dem Kraftstofftank 14 durch ein Kraftstoffrückflussrohr 18 und ein Kraftstoffrückflussrohr 19 zurückgeführt. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Filter.
An einer Kraftstoffleitung, die innerhalb der Kraftstoffzufuhrpumpe 4 gebildet ist, das heißt an einem Kraftstoffströmungsrohr oder einem Fluidkreislauf von der Förderpumpe zu den Druckbeaufschlagungskammern ist ein Elektromagnetventil 5 der Ansaugdosierbauart vorgesehen. Das Elektromagnetventil 5, das im Folgenden als Ansaugdosierventil bezeichnet ist, funktioniert als ein Linearsolenoidstellglied zum Ändern der Durchflussmenge der Kraftstoffzufuhrpumpe 4 durch Einstellen der Öffnung des Kraftstoffströmungsrohrs. Die Öffnung des Kraftstoffströmungsrohrs ist eine physikalische Größe, die mit dem Hubbetrag in Zusammenhang steht.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Ansaugdosierventil 5 elektronisch durch ein Antriebssignal gesteuert bzw. geregelt, das durch die ECU 10 erzeugt wird. Das Ansaugdosierventil 5 stellt die Einlassströmung des in die Druckbeaufschlagungskammern der Kraftstoffzufuhrpumpe 4gesaugten Kraftstoffs ein. Das Ansaugdosierventil 5 hat ein Ventil, einen Linearsolenoid 21 und eine Ventildrückeinrichtung, wie zum Beispiel eine Feder. Das Ventil stellt die Öffnung des Kraftstoffströmungsrohrs ein, durch das der Kraftstoff den Druckbeaufschlagungskammern der Kraftstoffzufuhrpumpe 4 zugeführt wird. Der Linearsolenoid 21 treibt das Ventil in eine Richtung zum Schließen des Ventils in Abhängigkeit von der Größe eines aufgebrachten Antriebssignals ein. Andererseits treibt die Ventildrückeinrichtung das Ventil in eine Richtung zum Öffnen des Ventils.
Das Ansaugdosierventil 5 ist ein Ventil der normalerweise offenen Bauart. Wenn somit ein Strom, der zu dem Linearsolenoid 21 fließt, abgeschaltet wird, wird der Hubbetrag minimiert, während die Öffnung des Kraftstoffströmungsrohrs maximiert wird.
Die ECU 10 hat eine Verarbeitungseinrichtung, einen Signalerzeugungsschaltkreis 9 und einen Antriebsschaltkreis 6. Die Verarbeitungseinrichtung findet ein Antriebssignal DUTY auf. Der Signalerzeugungsschaltkreis 9 erzeugt ein Impulssignal mit einem Einschaltdauerverhältnis entsprechend dem Antriebssignal DUTY. Das heißt, dass der Signalerzeugungsschaltkreis 9 das Antriebssignal DUTY in das Pulssignal durch Verwenden eines vorbestimmten Umwandlungskoeffizienten umwandelt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Einschaltdauerverhältnis des Impulssignals proportional zu dem Antriebssignal DUTY. Der Antriebsschaltkreis 6 hat eine Schaltvorrichtung, wie zum Beispiel einen Transistor, der direkt mit dem Linearsolenoid 21 des Ansaugdosierventils 5 verbunden ist. Eine Batterie, die an dem Fahrzeug montiert ist, versieht den Antriebsschaltkreis 6 mit einer Leistung durch Aufbringen einer Spannung, die durch die Batterie des Antriebsschaltkreises 6 erzeugt wird. Der Antriebsschaltkreis 6 gibt die Spannung, die durch die Batterie erzeugt wird, zu dem Linearsolenoid 21 intermittierend gemäß dem Impulssignal weiter. Als Folge ist die durchschnittliche Größe eines Stroms, der durch den Linearsolenoid 21 strömt, proportional zu dem Einschaltdauerverhältnis des Impulssignals.
Ein Abgas strömt durch ein Abgasrohr 22 und das Abgas strömt, nachdem es als eine Antriebsquelle einer Turbine eines Turboladers 23 mit variabler Düse gedient hat, durch einen Katalysator und einen Schalldämpfer, bevor es schließlich ausgestoßen wird. Der Turbolader 23 mit variabler Düse wird auf der Grundlage eines Signals gesteuert bzw. geregelt, dass durch einen Einlassdrucksensor 36 erzeugt wird, und ein Signal, das durch einen Antriebsvolumensensor 37 erzeugt wird. Einlassluft, die im Übermaß eingegeben wird, wird zu den Zylindern durch ein Einlassrohr 24 geleitet. In ungefähr der Mitte des Einlassrohrs 24 ist ein Drosselventil 25 vorgesehen. Die Öffnung des Drosselventils 25 wird durch ein Linearstellglied 26 gesteuert, das gemäß einem Antriebssignal arbeitet, das durch die ECU 10 abgegeben wird.
Das Einlassrohr 24 ist mit einem Abgasrückflussrohr 27 zum Leiten von einem Abgasrezirkulationsgas (EGR) zurück zu dem Einlassrohr 24 verbunden. Das EGR-Gas ist ein Teil des Abgases, das durch das Abgasventil 22 strömt. An einem Verbindungsmund zwischen dem Abgasrückflussrohr 27 und dem Einlassrohr 24 ist ein EGR-Ventil 7 vorgesehen. In ungefähr der Mitte des Abgasrückflussrohrs 27 ist ein EGR-Gaskühler 28 zum Kühlen des EGR-Gases vorgesehen.
Das EGR-Ventil 7 hat ein Einstellventil 31, einen Linearsolenoid 32 und eine Ventildrückeinrichtung, wie zum Beispiel eine Feder. Das Einstellventil 31 stellt die Öffnung des Abgasrückflussrohrs 27 zum Rückführen von etwas von dem Abgas, das durch den Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen wird, zu der Einlassseite ein. Der Linearsolenoid 32 treibt das Einstellventil 31 in einer Richtung zum Öffnen des Einstellventils 31 derart an, dass je größer die Größe eines EGR-Ventilantriebssignals ist, umso mehr der Linearsolenoid 32 das Einstellventil 31 in eine Richtung zum Öffnen des Einstellventils 31 antreibt. Die Ventildrückeinrichtung bringt einen Druck auf das Einstellventil 31 in eine Richtung zum Schließen des Einstellventils 31 auf. Somit ist das EGR-Ventil 7 ein Elektromagnetventil, das bei einer Abgasrezirkulationsvorrichtung zum Einstellen des Volumens der Abgasrezirkulation (EGR) von EGR-Gas verwendet wird, das von der Abgasseite des Verbrennungsmotors 1 zu dem Einlassrohr 24 derart zurückgeführt wird, dass das EGR-Volumen proportional zu der Größe des EGR-Ventilsantriebssignals ist.
Es ist anzumerken, dass das EGR-Volumen des EGR-Gases einer Rückführregelung auf der Grundlage von Signalen ausgesetzt wird, die durch einen Einlassluftdurchflusssensor 33, einen Einlasslufttemperatursensor 34 und einen EGR-Ventilhubsensor 35 erzeugt werden, um das EGR-Volumen auf einem vorbestimmten Wert zu erhalten. Der EGR-Ventilhubsensor 35 arbeitet als eine Erfassungseinrichtung einer physikalischen Größe. Somit wird die Öffnung des Einstellventils 31 des EGR-Ventils 7 linear gesteuert, um ein EGR-Volumen zu erhalten, das für einen Betriebszustand zum Verringern von Emissionen festgesetzt ist.
Die ECU 10 weist einen Mikrocomputer mit einem herkömmlich bekannten Aufbau auf, der ausgelegt ist, um funktionelle Bauteile, wie zum Beispiel eine CPU, eine Speichereinheit, einen Eingabeschaltkreis, einen Ausgabeschaltkreis, einen Leistungszufuhrschaltkreis und einen Einspritzeinrichtungsantriebsschaltkreis (EDU) zu umfassen. Die CPU ist ein Bauteil zum Ausführen von Regelungsprozessen und Berechnungsprozessen. Die Speichereinheit ist ein ROM oder ein RAM zum Speichern einer Vielzahl von Programmen und verschiedener Arten von Daten.
Sensorsignale, die durch eine Vielzahl von Sensoren erzeugt werden, werden in digitale Daten und in einem A/D-Prozess umgewandelt, der durch einen A/D-Wandler durchgeführt wird, und die digitalen Daten werden dann dem Mikrocomputer zugeführt.
Drehwinkelsignale, die durch eine Kurbelwinkelerfassungseinrichtung und eine Nockenwinkelerfassungseinrichtung erzeugt werden, werden der ECU 10 zugeführt. Die Kurbelwinkelerfassungseinrichtung weist einen Signalrotor 38, eine Anzahl von Zähnen und einen Kurbelwinkelsensor 41 auf. Der Signalrotor 38 dreht sich, um der Drehung der Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 zu folgen. Genauer gesagt dreht sich der Signalrotor 38 einmal pro Umdrehung der Kurbelwelle 11. Die Zähne, die an dem Umfang des Signalrotors 38 ausgebildet sind, werden für die Erfassung eines Kurbelwinkels verwendet. Der Kurbelwinkelsensor 41 ist eine Elektromagnetaufnahmespule zum Erzeugen von NE-Signalimpulsen in Verbindung mit den Zähnen. Der Kurbelwinkelsensor 41 erzeugt einen Vielzahl von NE-Signalimpulsen pro Umdrehung des Signalrotors 38, d. h. pro Umdrehung der Kurbelwelle 11. Die ECU 10 findet eine Verbrennungsmotordrehzahl durch Messen eines Intervalls zwischen zwei folgenden NE-Signalimpulsen auf.
Die Nockenwinkelerfassungseinrichtung weist einen Signalrotor 39, eine Anzahl von Zähnen und einen Nockenwinkelsensor 42 auf. Der Signalrotor 39 dreht sich, um der Drehung der Nockenwelle 29 der Kraftstoffzufuhrpumpe 4 zu folgen. Genauer gesagt dreht sich der Signalrotor 39 einmal für alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 11. Die Zähne, die an dem Umfang des Signalrotors 39 ausgebildet sind, werden für die Erfassung eines Nockenwinkels verwendet. Der Nockenwinkelsensor 42 ist eine Elektromagnetaufnahmespule zum Erzeugen eines G-Signalimpulses in Verbindung mit den Zähnen. Genauer gesagt wird ein G- Signalimpuls jedesmal dann erzeugt, wenn ein Zahn den Nockenwinkelsensor 42 erreicht und nachfolgend sich von dem Nockenwinkelsensor 42 entfernt. Der Nockenwinkelsensor 42 erzeugt eine Vielzahl von G-Signalimpulsen pro Umdrehung des Signalrotors 39.
Die ECU 10 nimmt Sensorsignale von einer Vielzahl von Sensoren einschließlich eines Beschleunigerpositionssensors 43, eines Kühlwassertemperatursensors 44 und eines Kraftstoffdrucksensors 45 auf. Der Kraftstoffdrucksensor 45 arbeitet als eine Erfassungseinrichtung einer physikalischen Größe. Der Beschleunigerpositionssensor 43 ist ein Sensor zum Messen eines Niederdrückbetrags oder einer Position eines Beschleunigerpedals. Der Kühlwassertemperatursensor 44 ist ein Sensor zum Erfassen einer Temperatur vom Kühlwasser des Verbrennungsmotors 1. Der Kraftstoffdrucksensor 45 ist ein Sensor zum Erfassen des Drucks von Kraftstoff in der gemeinsamen Leitung 2. Der Druck des Kraftstoffs in der gemeinsamen Leitung 2 wird als der Druck der gemeinsamen Leitung bzw. der Common- Rail-Druck bezeichnet. Die ECU 10 nimmt ebenso ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 46 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf. Die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs wird als eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet. An dem Kraftstoffrückflussrohr 17 ist ein Kraftstofftemperatursensor 47 zum Messen einer Kraftstofftemperatur eingebaut. Zum Verbessern einer Erfassungsgenauigkeit ist es wünschenswert, den Kraftstofftemperatursensor 47 an einer Lage so nah wie möglich an einem Übergang an dem Kraftstoffrückflussrohr 17 von den Einspritzeinrichtungen 3 einzubauen. Es ist anzumerken, dass das Bezugszeichen 48 einen Thermistor bezeichnet, der als eine Kraftstoffniveauanzeigeeinrichtung verwendet wird.
Die ECU 10 weist eine Einspritzvolumenermittlungseinrichtung, eine Einspritzzeitabstimmungsermittlungseinrichtung, eine Einspritzdauerermittlungseinrichtung und eine Einspritzeinrichtungsantriebseinrichtung auf. Die Einspritzvolumenermittlungseinrichtung findet ein Zieleinspritzvolumen TQ aus einer Verbrennungsmotordrehzahl NE die auf der Grundlage der NE-Signalimpulse erhalten wird, die durch den Kurbelwinkelsensor 41 erzeugt werden, von einer Beschleunigerposition ACCP, die durch den Beschleunigerpositionssensor 43 erfasst wird, und aus einer Kühlwassertemperatur THW, die durch den Kühlwassertemperatursensor 44 erfasst wird. Die Einspritzzeitabstimmungsermittlungseinrichtung findet eine Zieleinspritzzeitabstimmung TI aus einer Verbrennungsmotordrehzahl NE und einem Zieleinspritzvolumen TQ auf. Die Einspritzdauerermittlungseinrichtung findet eine Zieleinspritzzeitabstimmung aus einem Zieleinspritzvolumen TQ und einem tatsächlichem Kraftstoffdruck PC auf, der durch den Kraftstoffdrucksensor 45 erfasst wird. Die Einspritzeinrichtungsantriebseinrichtung bringt einen Einspritzungsanweisungsimpuls, wie zum Beispiel einen Einspritzeinrichtungsantriebsimpulsstrom, auf das Elektromagnetventil der Einspritzeinrichtung 3 für jeden Zylinder durch den Einspritzeinrichtungsantriebsschaltkreis (EDU) auf.
Die ECU 10 hat ebenso eine Durchflussmengensteuerungseinrichtung zum Auffinden eines Kraftstoffeinspritzdruckoptimums für eine Betriebsbedingung oder einen Betriebszustand des Mehrzylinderverbrennungsmotors 1 und zum Antreiben des linear Solenoid 21. Genauer gesagt findet die ECU 10 einen Zielkraftstoffeinspritzdruck TP aus einer Verbrennungsmotordrehzahl NE und aus einer Beschleunigerposition ACCP auf und stellt ein Antriebssignal, das auf den Linearsolenoid 21 zum Steuern der Durchflussmenge der Kraftstoffzufuhrpumpe 4 aufgebracht wird, um den Zielkraftstoffeinspritzdruck TP zu erzielen.
Zur Verbesserung der Regelungsgenauigkeit des Kraftstoffeinspritzvolumens ist es wünschenswert, eine Rückführregelung auf das Antriebssignal, das auf den Linearsolenoid 21 aufgebracht wird, durch eine Ausführung einer PID-Regelung aufzubringen, um den tatsächlichen Kraftstoffdruck PC im Wesentlichen an einen Zieleinspritzdruck TP anzugleichen.
Es ist anzumerken, dass es wünschenswert ist, eine Einschaltdauerregelung als die Regelung des Antriebssignals auszuführen, die auf den Linearsolenoid 21 aufgebracht wird. Genauer gesagt kann durch die Ausführung einer Einschaltdauerregelung zum Ändern der Ventilöffnung des Ansaugdosierventils 5 durch Einstellen des Verhältnisses einer Einschaltdauer zu einer Ausschaltdauer in einer Zeiteinheit gemäß einer Differenz ΔP zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck PC und dem Zieleinspritzdruck TP eine digitale Regelung mit einem hohen Genauigkeitsgrad ausgeführt werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Regeln des Antriebssignals, das auf den Linearsolenoid 21 aufgebracht wird, in diesem Ausführungsbeispiel erklärt.
Die ECU 10 fügt eine Einspritzvolumenkorrekturmenge zu einem Basiseinspritzvolumen Q zum Auffinden eines Zieleinspritzvolumens TQ hinzu. Die Einspritzvolumenkorrekturmenge wird gemäß einer Verbrennungsmotordrehzahl NE und einer Beschleunigerposition ACCP gesetzt. Die Einspritzvolumenkorrekturmenge Q wird durch Größen, wie zum Beispiel eine Kühlwassertemperatur THW und eine Kraftstofftemperatur THF ermittelt. Des Weiteren findet die ECU 10 ebenso einen Zieleinspritzdruck TP aus einer Verbrennungsmotordrehzahl NE und einer Beschleunigerposition ACCP auf.
Fig. 2 ist eine erläuterndes Blockdiagramm, das die vorstehend genannte Rückführregelung zeigt. Die ECU 10 hat ein Basiskennfeld BM zum Auffinden einer Basisregelungsgröße BASEDUTY. Das Basiskennfeld BM ist im voraus festgelegt, um geeignete Basisregelungsgrößen BASEDUTY zum Erhalten eines wünschenswerten Ansprechverhaltens zu umfassen. Das Basiskennfeld BM weist Basisregelungsgrößen BASEDUTY auf, die eine Funktion des Zieleinspritzvolumens TQ und des Zieleinspritzdrucks TP sind. Beziehungen zwischen der Basisregelungsgröße BASEDUTY, dem Zieleinspritzvolumen TQ und dem Zieleinspritzdruck TP werden aus typischen Experimenten erhalten. Das Basiskennfeld BM wird für eine Basisregelungsgröße BASEDUTY durchsucht, die für ein vorbestimmtes Zieleinspritzvolumen TQ und einen vorbestimmten Zieleinspritzdruck TP geeignet ist.
Die ECU 10 hat einen Addierer zum Auffinden einer Differenz ΔP zwischen einem tatsächlichen Kraftstoffdruck PC und einem Zieleinspritzdruck TP.
Die ECU 10 hat ebenso ein Verstärkungsfaktorkennfeld GM zum Auffinden eines Verstärkungsfaktors, der bei der Rückführregelung verwendet wird. Der Verstärkungsfaktor weist zumindest einen von einem Proportionalverstärkungsfaktor KP, von einem Integralverstärkungsfaktor KI und von einen Differentialverstärkungsfaktor KD auf. Im voraus ist das Verstärkungsfaktorkennfeld GM festgelegt, um geeignete Werte des Verstärkungsfaktors aufzuweisen. Die geeigneten Werte des Verstärkungsfaktors sind eine Funktion der Differenz ΔP und eines Antriebssignals DUTY. Als ein Ersatz des Antriebssignals DUTY kann die Basisregelungsgröße BASEDUTY ebenso zum Auffinden eines Verstärkungsfaktors aus dem Verstärkungsfaktorkennfeld GM verwendet werden. Beziehungen zwischen dem Verstärkungsfaktor der Differenz ΔP und dem Antriebssignal DUTY werden aus typischen Experimenten erhalten. Das Verstärkungsfaktorkennfeld GM wird nach einem Proportionalverstärkungsfaktor KP, einem Integralverstärkungsfaktor KI und einem Differentialverstärkungsfaktor KD durchsucht, die für eine vorbestimmte Differenz ΔP und ein vorbestimmtes Antriebssignal DUTY geeignet sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist für eine Differenz ΔP von 0 der Verstärkungsfaktor auf 0 gesetzt. Für jede 0-Differenz ΔP wird der Verstärkungsfaktor auf einen positiven Wert gesetzt. Für eine Differenz ΔP mit einem übermäßig großen absoluten Wert wird der Verstärkungsfaktor auf einen Wert gesetzt, der geringfügig kleiner als ein Wert für eine kleine Differenz ΔP ist. Auf diesem Weg kann eine oszillierende Regelung verhindert werden.
Je größer der Betrag des Antriebssignals DUTY ist, um so größer ist der Wert, bei dem der Verstärkungsfaktor gesetzt ist. Das Verstärkungsfaktorkennfeld GM weist nur repräsentative Werte des Verstärkungsfaktors auf. Ein Verstärkungsfaktorwert zwischen zwei repräsentativen Werten in dem Verstärkungsfaktorkennfeld GM wird durch Interpolation auf der Grundlage der zwei repräsentativen Werte erhalten. Typischerweise wird eine lineare Interpolationsgleichung zum Auffinden eines Verstärkungsfaktorwertes zwischen den zwei repräsentativen Werten verwendet. Des weiteren wird ein Verstärkungsfaktorwert außerhalb des Verstärkungsfaktorkennfelds GM durch eine Extrapolation aufgefunden. Jedoch wird typischerweise ein Verstärkungsfaktorwert an einer Grenze des Verstärkungsfaktorkennfelds GM als ein Ersatz für einen Verstärkungsfaktorwert außerhalb des Verstärkungsfaktorkennfelds verwendet, ein Verstärkungsfaktorwert, der anderen Falls durch Extrapolation aufgefunden würde.
Hubgrößen des Ansaugdosierventils 5 können in zwei Größen in einem Bereich mit großem Hub, einem Bereich mit kleinem Hub und einem Bereich mit mittlerem Hub zwischen dem Bereich mit großem Hub und dem Bereich mit kleinem Hub klassifiziert werden. In dem Verstärkungsfaktorkennfeld GM, das in Fig. 2 gezeigt ist, sind Verstärkungsfaktoren in dem Bereich mit kleinem Hub auf Werte gesetzt, die kleiner als die Verstärkungsfaktorwerte sind, die in dem Bereich mit mittlerem Hub gesetzt sind, während Verstärkungsfaktoren in dem Bereich mit großem Hub auf Werte gesetzt sind, die größer als die Verstärkungsfaktorwerte sind, die in dem Bereich mit mittleren Hub gesetzt sind.
Die ECU 10 hat einen Rückführberechnungsblock PID zum Auffinden einer Rückführregelung FBDUTY auf der Grundlage einer PID- Regelungstheorie aus einem Proportionalverstärkungsfaktor KP, einem Integralverstärkungsfaktor KI und einem Differentialverstärkungsfaktor KD, die aus dem Verstärkungsfaktorkennfeld GM erhalten werden. Genauer gesagt findet der Rückführberechnungsblock PID eine Rückführregelung FBDUTY aus einem Proportionalverstärkungsfaktor KP, einem Integralverstärkungsfaktor KI, einem Differentialverstärkungsfaktor KD und einer Differenz ΔP gemäß der folgenden Gleichung auf:

FBDUTY = KP × ΔP + KI × f(ΔP) + KD × dΔP/dt

wobei das Symbol f() einen Integrationsoperator bezeichnet.
Die ECU 10 hat einen Addierer zum Addieren der Rückführregelung FBDUTY zu der Basisregelungsgröße BASEDUTY, zum Auffinden eines Antriebssignals DUTY gemäß der folgenden Gleichung:

DUTY = BASEDUTY + FBDUTY
Das Antriebssignal DUTY wird dem Signalerzeugungsschaltkreis 9 zugeführt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Hubgröße des Ansaugdosierventils 5 eingestellt, um einen tatsächlichen Kraftstoffdruck PC in der gemeinsamen Leitung 2 einem Zieleinspritzdruck TP anzugleichen. Da des weiteren zumindest einer der Verstärkungsfaktoren gemäß der Hubgröße von einem Wert, der die Hubgröße darstellt gesetzt ist, kann ein Verstärkungsfaktor erhalten werden, der für den Zustand einer geregelten Größe geeignet ist. Insbesondere wird als die Hubgröße eines Wertes, der die Hubgröße darstellt, das Antriebssignal DUTY verwendet. Jedoch kann die Basisregelungsgröße BASEDUTY ebenso verwendet werden.
Da das Antriebssignal DUTY durch eine Hubgröße oder eine Pumpendurchflussmenge ermittelt wird, variiert der Verstärkungsfaktor gemäß einer Hubgröße oder einer Pumpendurchflussmenge. Insbesondere wird für eine Hubgröße des Ansaugdosierventils 5 in einem Bereich mit einer hohen Größe der Verstärkungsfaktoren auf einen Wert gesetzt, der größer als die Verstärkungsfaktorwerte in dem Bereich mit mittlerer Größe sind. Als Folge wird der tatsächliche Kraftstoffdruck auf den Zieleinspritzdruck PT mit einem guten Ansprechverhalten und mit exzellenten Folgecharakteristiken geregelt. Für eine Hubgröße des Ansaugdosierventils 5 in dem Bereich mit geringer Größe wird andererseits der Verstärkungsfaktor auf einen Wert gesetzt, der kleiner als die Verstärkungsfaktorwerte in dem Bereich mit mittlerer Größe sind. Als Folge kann der tatsächliche Kraftstoffdruck PC auf den Zieleinspritzdruck TP mit einem hohen Stabilitätsgrad geregelt werden. Beispielsweise kann die Höhe eines Überschwingens des tatsächlichen Kraftstoffdrucks PT verringert werden und kann der Regelschwankungszustand des tatsächlichen Kraftstoffdrucks PC um den Zieleinspritzdruck TC unterdrückt werden. Andererseits wird für eine hohe Größe des Antriebssignals DUTY der Verstärkungsfaktor auf einen Wert gesetzt, der größer als die Verstärkungsfaktorwerte ist, die für mittlere Größen des Antriebssignalwerts DUTY gesetzt sind. Für eine geringe Größe des Antriebssignals DUTY wird andererseits der Verstärkungsfaktor auf einen Wert gesetzt, der kleiner als die Verstärkungsfaktorwerte ist, die für mittlere Größen des Antriebssignalswerts DUTY gesetzt sind. Andererseits wird für eine kleine Pumpendurchflussmenge der Verstärkungsfaktor auf einen Wert gesetzt, der größer als Verstärkungsfaktorwerte ist, die für mittlere Pumpendurchflussmengen gesetzt sind. Für eine große Pumpendurchflussmenge wird andererseits der Verstärkungsfaktor auf einen größeren Wert als die Verstärkungsfaktorwerte gesetzt, die für mittlere Pumpendurchflussmengen gesetzt sind.
In diesem Ausführungsbeispiel können durch Setzen der Verstärkungsfaktoren auf Werte, wie es vorstehend beschrieben ist, sowohl ein schnelles Ansprechen als auch ein hoher Stabilitätsgrad erhalten werden, wodurch es möglich wird, ein wünschenswertes Ansprechverhalten zu erzielen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 3 ist ein erläuterndes Blockdiagramm, das eine Rückführregelung zeigt, die durch ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf ein EGR-Ventil 7 angewendet, das in Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Linearsolenoid 32, der bei dem EGR-Ventil 7 eingesetzt wird, durch ein Einschaltdauersignal angetrieben. Genauer gesagt hat die ECU 10 eine Einrichtung zum Auffinden einer Größe eines Antriebssignals DUTY. Des weiteren hat die ECU 10 einen Signalerzeugungsschaltkreis 90 zum Umwandeln des Antriebssignals DUTY in ein Impulssignal und einen Antriebsschaltkreis 80 zum Ausgeben des Impulssignals zu dem Linearsolenoid 32, der in dem EGR-Ventil 7 eingesetzt ist, als das vorstehend genannte Einschaltdauersignal.
Zum Auffinden einer Größe des Antriebssignals DUTY wird die ECU 10 mit einer Basisregelungsgrößenberechnungseinrichtung BC und einer Rückführregelungsgrößenberechnungseinrichtung FC versehen. Die Basisregelungsgrößenberechnungseinrichtung BC weist ein Zielwertkennfeld TM zum Speichern von Zielhubgrößen TL auf, die für Verbrennungsmotordrehzahlen NE und Zieleinspritzvolumen TQ geeignet sind. Die Basisregelungsgrößenberechnungseinrichtung BC weist ebenso ein Basiskennfeld BM zum Speichern von Basisregelungsgrößen BASEDUTY auf, die für Zielhubgrößen TL geeignet sind.
Andererseits hat die Rückführregelungsgrößenberechnungseinrichtung FC eine Rückführgrößenberechnungseinrichtung PI, ein erstes Verstärkungsfaktorkennfeld GM1 und ein zweites Verstärkungsfaktorkennfeld GM2. Die Rückführgrößenberechnungseinrichtung PI findet eine Rückführregelungsgröße FBDUTY auf. Das erste Kennfeld GM1 wird zum Speichern von Werten des integralen Verstärkungsfaktors KI verwendet, wohingegen das zweite Verstärkungsfaktorkennfeld GM2 zum Speichern von Werten des proportionalen Verstärkungsfaktors KP verwendet wird. Die ECU 10 hat ebenso einen Addierer zum Auffinden einer Differenz ΔL zwischen einer Zielhubgröße TL und einer tatsächlichen Hubgröße AL, die durch den EGR- Ventilhubsensor 35 erfasst wird. Daher wird die Differenz durch ΔL = TL - AL erhalten. Die Differenz ΔL wird der Rückführgrößenberechnungseinrichtung PI zugeführt, die eine Rückführregelungsgröße FBDUTY auf der Grundlage einer allgemein bekannten Regelungsgleichung auffindet. Die ECU 10 hat ebenso einen Addierer zum addieren einer Rückführregelungsgröße FBDUTY zu einer Basisregelungsgröße BASEDUTY zum Erzeugen eines Antriebssignals DUTY.
Die Rückführgrößenberechnungseinrichtung PI sucht in dem ersten Kennfeld GM1 nach einem Integralverstärkungsfaktor KI, der für eine Differenz ΔL und ein Antriebssignal DUTY geeignet ist. Durch die entnommenen Größen durchsucht die Rückführgrößenberechnungseinrichtung PI das Verstärkungsfaktorkennfeld GM2 nach einem Proportionalverstärkungsfaktor KP, der für eine Differenz ΔL und ein Antriebssignal DUTY geeignet ist. Für den Fall dieses Ausführungsbeispiels werden die Integral- und Proportionalverstärkungsfaktoren KI und KP auf Werte gesetzt, so dass je größer die Größe des Antriebssignals DUTY ist, um so größer die Werte sind, bei denen die Verstärkungsfaktoren KI und KP gesetzt sind. Die Rückführgrößenberechungseinrichtung PI führt einen Prozess für eine PI-Regelung auf der Grundlage der Integral- und Proportionalverstärkungsfaktoren KI und KP, die aus den ersten bzw. zweiten Verstärkungsfaktorkennfeldern GM1 und GM2 erhalten werden, in Verbindung mit der Differenz ΔL aus, um eine Rückführregelungsgröße FBDUTY zu erzeugen, wie vorstehend beschrieben ist.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Regelungsvorrichtung bzw. eine Steuerungsvorrichtung zum Vergleich mit dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, das in Fig. 3 gezeigt ist. Die Blöcke des Vergleichsdiagramms, die mit ihren Gegenstücken identisch sind, die in Fig. 3 gezeigt sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen und die gleichen Symbole wie die Gegenstücke bezeichnet. Das Vergleichsdiagramm zeigt ebenso zwei Verstärkungsfaktorkennfelder GM10 und GM20. Jedoch werden die Verstärkungsfaktorkennfelder GM10 und GM20 nach Verstärkungsfaktorwerten durchsucht, die nur für eine Differenz ΔL geeignet sind. Das heißt, dass Verstärkungsfaktorwerte, die in den Verstärkungsfaktorkennfeldern GM10 und GM20 gespeichert sind, nicht für ein Antriebssignal DUTY geeignet sein können. Fig. 6 zeigt ebenso eine Charakteristik, die eine Beziehung zwischen dem Antriebssignal DUTY und der Hubgröße L darstellt. Mit der in Fig. 6 gezeigten Regelungsvorrichtung ist es unmöglich, eine Regelung an dem Volumen des EGR-Gases auszuführen, um ein wünschenswertes Ansprechverhalten aufgrund der Ansprechcharakteristik des EGR-Ventils 7 zu erzeugen, das in Fig. 6 gezeigt ist, und aufgrund der Ansprechcharakteristik des EGR-Gases, was wiederum unter anderem dem EGR-Strömungsrohr zuzuschreiben ist.
Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind andererseits die Verstärkungsfaktorwerte, die zur Verwendung bei der Rückführregelung in den Verstärkungsfaktorkennfeldern GM1 und GM2 gespeichert sind, geeignet für ein vorbestimmtes Antriebssignal DUTY. Somit kann ein wünschenswertes Ansprechverhalten erhalten werden. Hubgrößen des EGR-Ventils 7 können in Größen in einem Bereich mit großem Hub, in einem Bereich mit kleinem Hub und einen Bereich mit mittleren Hub zwischen dem Bereich mit großem Hub und dem Bereich mit kleinem Hub klassifiziert werden. Für den Fall dieses Ausführungsbeispiels werden Verstärkungsfaktoren in dem Bereich mit großem Hub auf Werte gesetzt, die größer als die Verstärkungsfaktorwerte sind, die in dem Bereich mit mittlerem Hub gesetzt werden. Als Folge kann eine schnelle Ansprechcharakteristik erhalten werden. Andererseits werden Verstärkungsfaktoren in dem Bereich mit geringem Hub auf Werte gesetzt, die kleiner als Verstärkungsfaktorwerte sind, die in dem Bereich mit mittleren Hub gesetzt werden. Als Folge wird die Regelungsstabilität verbessert. Beispielsweise können die Größe des Überschwingens der tatsächlichen Hubgröße AL verringert werden und kann der Regelungsschwankungszustand der tatsächlichen Hubgröße AL unterdrückt werden.

Abgewandelte Versionen

Für den Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann als Ersatz für die PID-Regelung eine PI- oder eine PD-Regelung ebenso ausgeführt werden. Für den Fall des zweiten Ausführungsbeispiels kann andererseits als Ersatz für die PI-Regelung eine PID- oder PD-Regelung ebenso ausgeführt werden.
Geeignete Werte von zumindest einem oder allen von den Proportional-, Integral- und Differentialverstärkungsfaktoren, die bei der Regelung verwendet werden, können für Werte von der Basisregelungsgröße BASEDUTY oder das Antriebssignal DUTY in den Verstärkungsfaktorkennfeldern wie für den Fall bei den Ausführungsbeispielen gespeichert werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf einen weiten Bereich von Vorrichtungen angewendet werden, die durch ein Linearstellglied gesteuert werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf ein Wirbelsteuerungsventil bzw. ein Drallsteuerungsventil angewendet werden, das an dem Einlassrohr des Verbrennungsmotors eingebaut ist und für die Einstellung der Strömung der Einlassluft verwendet wird. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung ebenso auf ein Drosselventil zum Einstellen der Einlassluftströmung angewendet werden. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung für die Steuerung eines Turboladers mit variabler Düse angewendet werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, als eine physikalische Größe, die sich auf die Hubgröße des Linearstellglieds bezieht, eine geregelte Größe, die Hubgröße selbst oder die Höhe des Antriebssignals zu verwenden. Beispielsweise entspricht der tatsächliche Kraftstoffdruck PC in dem ersten Ausführungsbeispiel der Regelungsgröße. Als ein Ersatz für den tatsächlichen Kraftstoffdruck PC ist es möglich, ein Signal zu verwenden, das durch einen Sensor erzeugt wird, der vorgesehen ist, um zum Erfassen einer Hubgröße des Ansaugdosierventils 5 verwendet zu werden. Als Alternative ist es ebenso möglich, das erfasste Antriebssignal DUTY zu verwenden, das dem Linearsolenoid 21 zugeführt wird.
Da eine Berechnungsformel zum Auffinden einer Rückführregelungsgröße FBDUTY fixiert ist, kann das Verstärkungsfaktorkennfeld GM zum Speichern von Werten der Rückführregelungsgröße verwendet werden. Das heißt, dass Werte von zumindest einer Komponente der Rückführregelungsgröße gespeichert werden. Für den Fall des ersten Ausführungsbeispiels werden Werte der Rückführregelungsgröße oder ihre Komponenten im voraus für Differenzen ΔP und die Verstärkungsfaktoren berechnet, die in Fig. 2 gezeigt sind. Für den Fall des zweiten Ausführungsbeispiels werden andererseits Werte der Rückführregelungsgröße oder ihre Komponenten im voraus für Differenzen ΔL und die in Fig. 3 gezeigten Verstärkungsfaktoren berechnet.
Insbesondere können die Zahlen, die in dem Verstärkungsfaktorkennfeld GM gespeichert sind, das in Fig. 2 gezeigt ist, durch vorberechnete Werte der Rückführregelungsgröße FBDUTY ersetzt werden. Für diesen Fall wird die PID-Berechnungseinrichtung, die an der späteren Stufe vorgesehen ist, beseitigt. Ebenso werden für diesen Fall die Werte der Rückführregelungsgröße, die in dem Kennfeld zu speichern sind, auf der Grundlage von Verstärkungsfaktoren berechnet, die in Abhängigkeit von der Hubgröße variieren.
Die Zahlen, die in dem Fig. 2 gezeigten Verstärkungsfaktorkennfeld GM gespeichert sind, können durch Werte von zumindest einem von einer Proportionalregelungsgröße KP × ΔP, von einer Integralregelungsgröße KI × f(ΔP) und von einer Differentialregelungsgröße KD × dΔP/dt ersetzt werden. Für diesen Fall ist eine Verarbeitungsformel, die bei der PID- Berechnungseinrichtung verwendet wird, die an der späteren Stufe vorgesehen ist, eine Additionsformel. Ebenso werden für diesen Fall die Werte der Rückführregelungsgröße, die in dem Kennfeld zu speichern sind, auf der Grundlage der Verstärkungsfaktoren berechnet, die in Abhängigkeit von der Hubgröße variieren.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, ist es anzumerken, dass verschiedenartige Änderungen und Abwandlungen dem Fachmann offensichtlich sind. Derartige Änderungen und Abwandlungen sind so zu verstehen, dass sie innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Somit wird in einem Bereich mit großem Hub des Ansaugdosierventils 5 zumindest einer von Rückführregelungsverstärkungsfaktoren, nämlich von einem Proportionalverstärkungsfaktor, von einem Integralverstärkungsfaktor und von einem Differentialverstärkungsfaktor, auf einen Wert gesetzt, der größer als ein Wert ist, der in einem Bereich mit mittlerem Hub von dem Ansaugdosierventil 5 liegt, so dass eine Folgecharakteristik eines tatsächlichen Kraftstoffdrucks PC und ein Regelungsansprechverhalten auf einen Zieleinspritzdruck TP verbessert werden. Des weiteren verringern sich Abweichungen der Differenz ΔP zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck PC und dem Zieleinspritzdruck TP. Als Folge ist es möglich, die Folgecharakteristik und das Regelungsansprechverhalten bei einer Übergangszeit, wie zum Beispiel bei einer Beschleunigungszeit zu verbessern.

Claims

1. Linearstellgliedregelungsvorrichtung, die folgendes aufweist:
ein Linearstellglied (5), wobei eine Hubgröße von diesem sich gemäß einem Antriebssignal vergrößert und verkleinert, das auf einen Linearsolenoid des Linearstellglieds aufgebracht ist;
eine Erfassungseinrichtung (45) einer physikalischen Größe zum Erfassen einer tatsächlichen physikalischen Größe (PC oder AL), die sich auf die Hubgröße des Linearstellglieds bezieht;
eine Setzeinrichtung (10) der physikalischen Zielgröße zum Auffinden einer physikalischen Zielgröße (TP oder TL) für die Hubgröße des Linearstellglieds; und
eine Rückführgrößenermittlungseinrichtung (10) zum Auffinden einer Rückführgröße, die zum Erzielen der physikalischen Zielgröße erforderlich ist, aus einer Differenz (ΔP oder ΔL) zwischen der tatsächlichen physikalischen Größe und der physikalischen Zielgröße durch eine Ausführung einer Proportionalregelung, einer Proportional- und Differentialregelung oder einer Proportional-, Integral- und Differentialregelung,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einer von einem Proportionalverstärkungsfaktor, von einem Integralverstärkungsfaktor und von einem Differentialverstärkungsfaktor, die zum Auffinden der Rückführgröße verwendet werden, auf der Grundlage der Differenz (ΔP oder ΔL) zwischen der tatsächlichen physikalischen Größe und der physikalischen Zielgröße ebenso wie auf der Grundlage der Hubgröße oder eines Werts (DUTY) gesetzt wird, der die Hubgröße darstellt.

2. Linearstellgliedregelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Größe die Hubgröße (AL) ist.

3. Linearstellgliedregelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Größe eine Position (PC), eine Durchflussrate oder einen Spannung an einer Lastseite eines Fluidkreislaufs ist.

4. Linearstellgliedregelungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich mit großem Hub des Linearstellglieds zumindest einer von dem Proportionalverstärkungsfaktor, von dem Integralverstärkungsfaktor und von dem Differentialverstärkungsfaktor, die zum Auffinden der Rückführgröße verwendet werden, auf einen Wert gesetzt ist, der größer als ein Wert ist, der in einem Bereich mit mittlerem Hub zwischen dem Bereich mit großem Hub und dem Bereich mit kleinem Hub gesetzt ist.

5. Linearstellgliedregelungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich mit kleinem Hub des Linearstellglieds zumindest einer von dem Proportionalverstärkungsfaktor, von dem Integralverstärkungsfaktor und von dem Differentialverstärkungsfaktor, die zum Auffinden der Rückführgröße verwendet werden, auf einen Wert gesetzt ist, der kleiner als ein Wert ist, der in einem Bereich mit mittlerem Hub zwischen dem Bereich mit kleinem Hub und dem Bereich mit großem Hub gesetzt ist.