DE10330112A1

DE10330112A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10330112A1
Application number: DE10330112A
Authority: DE
Inventors: Yuji Wako Yasui
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: US20040003804A1; JP3980424B2; US6840214B2; DE10330112B4; JP2004036473A

Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses eines einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Zylindern zuzuführenden Kraftstoff/Luft-Gemisches auf solche Weise, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit einem Ziel-Kraftstoff/Luft-Verhältnis übereinstimmt, wird ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis durch einen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor (17) erfasst, der an einer Stelle stromabwärts des Verbindungsbereichs eines mit einer Mehrzahl von Zylindern verbundenen Abgaskrümmers angeordnet ist. Modellparameter eines Modells eines gesteuerten/geregelten Objekts, das durch eine Relation zwischen einem mittels des Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensors (17) erfassten Kraftstoff/Luft-Verhältnis und einem eine Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder der Maschine (1) angebenden Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter definiert wird, werden durch eine Identifizierungseinrichtung (42; ECU 5) identifiziert. Ein Grad einer Differenz zwischen den Kraftstoff/Luft-Verhältnissen der Kraftstoff/Luft-Gemische, die der Mehrzahl von Zylindern zuzuführen sind, wird gemäß den identifizierten Modellparametern bestimmt/ermittelt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine und insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses, die ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis entsprechend jedem Zylinder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine steuert/regelt, wobei ein Modell eines gesteuerten/geregelten Objekts verwendet wird, das durch den Bau eines Modells der Brennkraftmaschine erhalten wird.
Bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern nimmt die Reinigungsleistung eines im Abgassystem der Maschine vorgesehenen Katalysators mit einer zunehmenden Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen der Mehrzahl von Zylindern ab und hat eine Verschlechterung der Abgascharakteristiken zur Folge. Deshalb beschreibt zum Beispiel die japanische Patentoffenlegung Nr. Hei 10-54279 eine Vorgehensweise für die Schätzung eines jedem der Zylinder entsprechenden Kraftstoff/Luft-Verhältnisses und für die Korrektur des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses Zylinder für Zylinder. Gemäß dieser Veröffentlichung wird ein Verfahren gezeigt zum Schätzen eines jedem der Zylinder entsprechenden Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Maßgabe einer Ausgabe von einem einzigen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor, der an einer Stelle stromabwärts eines Verbindungsbereichs des mit den Zylindern der Maschine verbundenen Abgaskrümmers vorgesehen ist. Insbesondere wird das jedem der Zylinder entsprechende Kraftstoff/Luft-Verhältnis von einem Beobachter geschätzt, der einen internen Zustand des Abgassystems der Maschine gemäß einem Modell beobachtet, welches das Verhalten des Abgassystems darstellt.
In neuerer Zeit wird zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine häufig ein selbstabstimmender Regler verwendet, wie er beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegung Nr. Hei 11-73246 beschrieben ist. Der Umfang der Berechnungen für die Realisierung des selbstabstimmenden Reglers durch einen Mikrocomputer ist verglichen mit einer PID-Regelung (Proportional-plus-Integral-plus-Derivativ-Regelung) größer. Deshalb vergrößert sich das Rechenvolumen noch mehr, wenn die Berechnung für die Realisierung des Beobachters weiter notwendig ist.
In Anbetracht dessen ist die Bereitstellung eines Verfahrens wünschenswert, mit welchem auf einfachere Weise bestimmt werden kann, ob die Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen einer Mehrzahl von Zylindern größer geworden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern bereitzustellen, die mit einem relativ einfachen Verfahren den Grad der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern feststellen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zur Verfügung gestellt, um ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zuzuführenden Kraftstoff/Luft-Gemisches auf solche Weise zu steuern/regeln, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis (KACT) mit einem Ziel-Kraftstoff/Luft-Verhältnis (KCMD) übereinstimmt. Die Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses umfasst in einer Ausführungsform einen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor, eine Identifzierungseinrichtung und eine Einrichtung zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses. Der Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor ist an einer Stelle stromabwärts eines Verbindungsbereichs eines mit einer Mehrzahl von Zylindern verbundenen Abgaskrümmers vorgesehen. Die Identifizierungseinrichtung identifiziert zumindest einen Modellparameter (θ) eines Modells eines gesteuerten/geregelten Objekts, der durch eine Relation zwischen einem Kraftstoff/Luft-Verhältnis (KACT), das durch den Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor erfasst wird, und einem Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter (KSTR), der die jedem Zylinder der Maschine zuzuführende Kraftstoffmenge angibt, definiert wird. Dieser zumindest eine Modellparameter (θ) wird entsprechend jedem Zylinder der Maschine identifiziert. Die Einrichtung für die Differenzbestimmung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses bestimmt einen Grad der Differenz zwischen den Kraftstoff/Luft-Verhältnissen der Kraftstoff/Luft-Gemische, die nach Maßgabe des zumindest einen Modellparameters (θ), der durch die Identifizierungseinrichtung identifiziert wurde, der Mehrzahl von Zylindern zuzuführen sind.
Bei dieser Konfiguration wird zumindest ein Modellparameter des gesteuerten/geregelten Modellobjekts entsprechend jedem der Mehrzahl von Zylindern identifiziert, und die Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen einer Mehrzahl von Zylindern wird nach Maßgabe dieses zumindest einen identifizierten Modellparameters bestimmt bzw. ermittelt. Die Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen einer Mehrzahl von Zylindern kann somit auf relativ einfachem Weg bestimmt werden, ohne dass für jeden Zylinder ein eigener Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor vorgesehen oder die dem Beobachter beim Stand der Technik entsprechende Berechnung durchgeführt werden muss.
Vorzugsweise bestimmt die Einrichtung für die Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses den Grad der Differenz gemäß diesem zumindest einen Modellparameter (θ), der identifiziert wird, wenn eine vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine erfüllt wird.
Bei dieser Konfiguration wird die Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern nach Maßgabe dieses zumindest einen Modellparameters identifiziert, wenn die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine erfüllt wird. Demzufolge kann die Bestimmung nach Maßgabe dieses zumindest einen Modellparameters mit Genauigkeit durchgeführt werden, wenn der Motorbetrieb stabil ist.
Bevorzugt berechnet die Einrichtung für die Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses einen Differenz-Evaluierungsparameter (AFOFT) gemäß diesem zumindest einen Modellparameter (θ) und bestimmt bzw. ermittelt den Grad der Differenz gemäß einem Wert (AFOFTLS), der durch ein statistisches Verfahren an dem Differenz-Evaluierungsparameters (AFOFT) erhalten wird.
Bei dieser Konfiguration wird der Differenz-Evaluierungsparameter gemäß diesem zumindest einen Modellparameter berechnet, und die Bestimmung bzw. Ermittlung der jeweiligen Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses erfolgt nach Maßgabe des Werts, der durch das statistische Verfahren an dem Differenz-Evaluierungsparameter erhalten wird. Obwohl der zumindest eine identifizierte Modellparameter Variationen oder Schwankungen anzeigt, lässt sich der Einfluss dieser Variationen oder Schwankungen beseitigen, indem die Bestimmung nach Maßgabe des Werts, den man durch das statistische Verfahren erhält, durchgeführt wird, wodurch eine genaue Bestimmung erreicht wird.
Vorzugsweise wird das statistische Verfahren unter Anwendung eines sequentiellen Algorithmus durchgeführt.
Bei dieser Konfiguration erfolgt die Durchführung des statistischen Verfahrens unter Anwendung eines sequentiellen Algorithmus, so dass es nicht notwendig ist, die inverse Matrixoperation durchzuführen und umfangreiche Daten zu speichern. Die Rechnerlast wird dadurch verringert.
Bevorzugt ist der Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter ein Korrekturkoeffizient der Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder der Maschine.
FIGURENKURZBESCHREIBUNG
1 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration einer Brennkraftmaschine und einer dafür vorgesehenen Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm, das zur Veranschaulichung der Regelung durch einen selbstabstimmenden Regler einen Teil des Steuer/Regel-Systems zeigt;
3A – 3D sind Zeitdiagramme, die die Regelungscharakteristiken des selbstabstimmenden Reglers in einer bevorzugten Ausführungsform zeigen;
4 ist ein Flussdiagramm, in dem ein Teil der Hauptroutine für die Berechnung einer benötigten Kraftstoffmenge (TYCL) dargestellt ist;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm für die Berechnung eines Beschleunigungs-Korrekturkoeffizienten (KACC) zeigt;
6 ist eine graphische Darstellung einer in dem Verfahren von 5 verwendeten Tabelle;
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm für die Berechnung eines Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten (KDEC) zeigt;
8 ist eine graphische Darstellung einer in dem Prozess von 7 verwendeten Tabelle;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm für die Berechnung eines Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten (KSTR) zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, in dem ein Programm für die Berechnung eines Korrekturkoeffizienten im Beharrungszustand (AFOFT) dargestellt ist; und
11 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Programms für die Bestimmung/Ermittlung von Variationen des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in jedem Zylinder.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration einer Brennkraftmaschine (die im Folgenden kurz "die Maschine" genannt wird) und einer dafür bestimmten Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Maschine ist zum Beispiel eine Vierzylindermaschine 1 und hat ein Ansaugrohr 2, das mit einem Drosselventil 3 versehen ist. Ein Drosselwinkelsensor (TH-Sensor) 4 ist mit dem Drosselventil 3 verbunden, um ein elektrisches Signal zu liefern, das einer Öffnung TH des Drosselventils 3 entspricht, und um das elektrische Signal zu einer elektronischen Steuereinheit (im Folgenden kurz "ECU" genannt) 5 zu leiten.
In dem Ansaugrohr 2 befindet sich in einer Position zwischen der Maschine 1 und dem Drosselventil 3 und etwas stromaufwärts eines nicht dargestellten Ansaugventils eines jeden Zylinders ein Kraftstoffeinspritzventil 6. Das heißt, für die sechs Zylinder der Maschine 1 können jeweils sechs Einspritzventile 6 vorgesehen werden. Diese Einspritzventile 6 sind mit einer nicht gezeigten Kraftstoffpumpe verbunden und stehen in elektrischer Verbindung mit der ECU 5. Eine Ventilöffnungsdauer eines jeden Einspritzventils 6 wird durch eine Signalausgabe von der ECU 5 gesteuert.
Ein Ansaugunterdrucksensor (PBA-Sensor) 8 ist unmittelbar stromabwärts des Drosselventils 3 angeordnet. Ein Ansaugunterdrucksignal, das von dem Ansaugunterdrucksensor 8 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, wird der ECU 5 zugeleitet. Ein Ansauglufttemperatur-Sensor (TA-Sensor) 9 ist stromabwärts des Ansaugunterdrucksensors 8 angeordnet und erfasst eine Ansauglufttemperatur TA. Ein der erfassten Ansauglufttemperatur TA entsprechendes elektrisches Signal wird von dem Sensor 9 ausgegeben und zur ECU 5 geleitet.
Ein Motorkühlmitteltemperatur-Sensor (TW-Sensor) 10, wie zum Beispiel ein Thermistor, ist an dem Körper der Maschine 1 befestigt und erfasst eine Motorkühlmitteltemperatur (Kühlwassertemperatur) TW. Ein der erfassten Motorkühlmitteltemperatur TW entsprechendes Temperatursignal wird von den Motorkühlmitteltemperatur-Sensor 10 ausgegeben und zur ECU 5 geleitet.
Ein Kurbelwinkelpositions-Sensor 11 zur Erfassung eines Rotationswinkels einer nicht gezeigten Kurbelwelle der Maschine 1 ist mit der ECU 5 verbunden, die ein dem erfassten Rotationswinkel der Kurbelwelle entsprechendes Signal erhält. Der Kurbelwinkelpositions-Sensor 11 weist einen Zylinderunterscheidungs-Sensor auf, der bei einer vorgegebenen Kurbelwinkelposition einen Impuls für einen bestimmten Zylinder der Maschine 1 erzeugt (dieser Impuls wird nachstehend als "CYL-Impuls" bezeichnet). Der Kurbelwinkelpositions-Sensor 11 umfasst auch einen Sensor für den oberen Totpunkt (TDC-Sensor), der bei einem vorgegebenen, mit dem Ansaughub in jedem Zylinder beginnenden Kurbelwinkel (z.B. immer bei 180° im Falle einer Vierzylindermaschine) in einer Kurbelwinkelposition vor dem oberen Totpunkt einen TDC-Impuls liefert, und einen CRK-Sensor, der mit einer konstanten Kurbelwinkelperiode (z.B. einer Periode von 30°), die kürzer als die Periode der Erzeugung des TDC-Impulses ist, einen Impuls erzeugt (dieser Impuls wird im Folgenden als "CRK-Impuls" bezeichnet). Der CYL-Impuls, der TDC-Impuls und der CRK-Impuls werden in die ECU 5 eingegeben und für die verschiedenen Zeitsteuerungen verwendet, wie zum Beispiel für die Einspritzsteuerung und die Zündsteuerung und zum Abgreifen der Motordrehzahl NE.
Eine Abgasleitung 13 ist über einen Abgaskrümmer (nicht gezeigt) mit der Maschine 1 verbunden. Das heißt, dass der Abgaskrümmer in dem vorliegenden Beispiel vier Zweige hat, die jeweils mit den vier Zylindern der Maschine 1 verbunden sind, und einen mit der Abgasleitung 13 verbundenen Verbindungsbereich. Die Abgasleitung 13 ist an einer Stelle stromabwärts des Verbindungsbereichs des Abgaskrümmers mit einem Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor (im Folgenden "LAF-Sensor" genannt) 17 versehen, der ein elektrisches Signal ausgibt, das im wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration in Abgasen ist (die dem Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines der Maschine 1 zugeführten Kraftstoff/Luft-Gemisches entsprechen kann). Ein Dreiwegekatalysator 14 ist stromabwärts des LAF-Sensors 17 angeordnet und dient zur Reduzierung von in den Abgasen enthaltenem NC, CO und NOx.
Der LAF-Sensor 17 ist mit der ECU 5 verbunden, um an die ECU 5 ein elektrisches Signal zu senden, das im wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration in den Abgasen ist.
Die Maschine 1 hat einen Schaltmechanismus 30 für die Ventilsteuerung, der die Ventilsteuerung von Ansaug- und Abgasventilen zwischen einer für den hohen Drehzahlbereich der Maschine 1 geeigneten Ventilsteuerung mit hoher Geschwindigkeit und einer für den niedrigen Drehzahlbereich der Maschine 1 geeigneten Ventilsteuerung mit niedriger Geschwindigkeit schalten kann. Dieses Schalten der Ventilsteuerung umfasst auch ein Schalten des Betrags des Ventilhubs. Ferner wird, wenn die Ventilsteuerung mit niedriger Geschwindigkeit gewählt wird, eines der beiden Ansaugventile in jedem Zylinder gestoppt, um eine stabile Verbrennung sicherzustellen, wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis im Hinblick auf das stöchiometrische Verhältnis mager eingestellt wird.
Der Schaltmechanismus 30 für die Ventilsteuerung entspricht einem Typ, bei dem das Schalten der Ventilsteuerung hydraulisch erfolgt. Das heißt, es sind ein Magnetventil für die Durchführung des hydraulischen Schaltvorgangs und ein Öldrucksensor mit der ECU 5 verbunden. Die ECU 5 erhält ein Erfassungssignal von dem Öldrucksensor und steuert das Magnetventil an, so dass dieses die Schaltsteuerung der Ventilsteuerung nach Maßgabe einer Betriebsbedingung der Maschine 1 durchführt.
Wenngleich nicht dargestellt, können ein Abgasrückführungsmechanismus und ein Kraftstoffdampf-Behandlungssystem vorgesehen sein. Durch den Abgasrückführungsmechanismus wird das Abgas zum Ansaugrohr 2 zurückgeführt. Das Kraftstoffdampf-Behandlungssystem hat einen Aktivkohlebehälter, der in einem Kraftstofftank erzeugte Kraftstoffdämpfe absorbiert und diese zu gegebener Zeit an das Ansaugrohr 2 abgibt.
Ein Atmosphärendruck-Sensor 21 für die Erfassung eines Atmosphärendrucks PA ist mit der ECU 5 verbunden, um ein Erfassungssignal an die ECU 5 zu leiten. Desgleichen ist ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 22 für die Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des durch die Maschine 1 angetriebenen Fahrzeugs, d.h. ein VP-Sensor, mit der ECU 5 verbunden, die ein entsprechendes Erfassungssignal erhält.
Die ECU 5 umfasst eine Eingabeschaltung, eine Zentraleinheit (im Folgenden "CPU" genannt), eine Speicherschaltung und eine Ausgabeschaltung. In einem Ausführungsbeispiel hat die Eingabeschaltung verschiedene Funktionen, u.a. eine Funktion der Wellenformung von Eingangssignalen der verschiedenen Sensoren, eine Funktion der Korrektur der Spannungspegel der Eingangssignale auf einen vorgegebenen Pegel und eine Funktion der Umwandlung analoger Signalwerte in digitale Signalwerte. Die Speicherschaltung kann ein ROM (oder einen anderen geeigneten Speicher) zur vorläufigen Speicherung von verschiedenen Betriebsprogrammen, die von der CPU abzuarbeiten sind, und auch von verschiedenen Kennfeldern aufweisen sowie ein RAM zur Speicherung der Ergebnisse von Berechnungen durch die CPU oder dergleichen. Die Ausgabeschaltung liefert Ansteuersignale an die verschiedenen Magnetventile, unter anderem an die Einspritzventile 6 und an die Zündkerzen zum Beispiel.
Die ECU 5 bestimmt verschiedene Betriebszustände der Maschine, so zum Beispiel einen Bereich der Regelung, in dem eine Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Maßgabe der Ausgabe des LAF-Sensors 17 erfolgt, und einen Bereich der Steuerung, in dem das Kraftstoff/Luft-Verhältnis gemäß den Erfassungssignalen, die von den verschiedenen vorstehend genannten Sensoren geliefert werden, gesteuert wird. Weiterhin berechnet die ECU 5 eine gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine benötigte Kraftstoffmenge TCYL zum Beispiel auf der Basis der nachstehend angegebenen Gleichung (1). Die benötigte Kraftstoffmenge TCYL ist eine Kraftstoffmenge, die pro Verbrennungszyklus in jedem Zylinder erforderlich ist. TCYL = TIM × KTH × KSTR × KTOTAL (1)
TIM ist eine Basis-Kraftstoffmenge, d.h. eine Basis-Kraftstoffeinspritzdauer eines jeden Einspritzventils 6. Die Basis-Kraftstoffmenge TIM wird durch den Zugriff auf ein TI-Kennfeld bestimmt bzw. ermittelt, das gemäß der Motordrehzahl NE und dem Ansaugunterdruck PBA erstellt wurde. Das TI-Kennfeld ist so angelegt, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines der Maschine 1 zuzuführenden Kraftstoff/Luft-Gemisches in einem Betriebszustand, der der Motordrehzahl NE und dem Ansaugunterdruck PBA in dem Kennfeld entspricht, im wesentlichen gleich dem stöchiometrischen Verhältnis wird. Das heißt, die Basis-Kraftstoffmenge TIM hat vorzugsweise einen Wert, der im wesentlichen proportional zur Ansaugluftmenge (Massendurchsatz) pro Zeiteinheit der Maschine 1 ist.
KTH ist ein Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizient, der gemäß einem Änderungsbetrag DTH der Drosselöffnung TH festgelegt wird.
KSTR ist ein Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient, der gemäß einem erfassten Äquivalentverhältnis KACT und einem Ziel-Äquivalentverhältnis KCMD von einem im Folgenden noch zu beschreibenden selbstabstimmenden Regler berechnet wird. Der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR wird bevorzugt so gewählt, dass das erfasste Äquivalentverhältnis KACT in dem vorstehend genannten Betriebsbereich der Regelung mit dem Ziel-Äquivalentverhältnis KCMD übereinstimmt.
KTOTAL ist ein Korrekturkoeffizient der berechnet wird durch Multiplizieren aller Optimalwert-Korrekturkoeffizienten (ausschließlich des Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH) einschließlich eines Motorkühlmitteltemperatur-Korrekturkoeffizienten KTW, der nach Maßgabe der Motorkühlmitteltemperatur TW festgelegt wird, eines Ansauglufttemperatur-Korrekturkoeffizienten KTA, der nach Maßgabe der Ansauglufttemperatur TA fest gelegt wird, eines Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizienten KPA, der nach Maßgabe des Atmosphärendrucks PA festgelegt wird, eines EGR-Korrekturkoeffizienten KEGR, der nach Maßgabe einer Abgasrückführungsmenge während der Abgasrückführung festgelegt wird, und eines Regenerierungs-Korrekturkoeffizienten KPUG, der nach Maßgabe einer Menge regenerierten Kraftstoffs nach Durchführung der Regenerierung durch das Kraftstoffdampf-Behandlungssystem festgelegt wird.
Ferner führt die ECU 5 in Anbetracht der Tatsache, dass von jedem der Einspritzventile 6 in das Ansaugrohr 2 eingespritzter Kraftstoff teilweise an der Innenwand des Ansaugrohres 2 abgelagert wird, eine Adhäsions-Korrekturberechnung durch, um dadurch eine Kraftstoffeinspritzdauer TOUT eines jeden Einspritzventils 6 zu berechnen. Ein Beispiel dieser Adhäsionskorrektur ist z.B. in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 8-21273 im Detail beschrieben. Eine zur Kraftstoffeinspritzdauer TOUT proportionale Kraftstoffmenge wird durch jedes Einspritzventil 6 in das Ansaugrohr 2 eingespritzt.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Teil eines Regelungssystems zur Veranschaulichung einer Regelung durch den selbstabstimmenden Regler zeigt. Dieses Regelungssystem besteht aus einem selbstabstimmenden Regler 31, Multipliziereinrichtungen 32, 33 und 34, einem Adhäsions-Korrekturabschnitt 35, einem Maschinensystem 1a, der Abgasleitung 13, dem LAF-Sensor 17 und einem Konvertierungsabschnitt 36. Das Maschinensystem 1a umfasst die Kraftstoffeinspritzventile 6, das Ansaugrohr 2 und die Maschine 1. Der selbstabstimmende Regler 31, die Multipliziereinrichtungen 32 bis 34, der Adhäsions-Korrekturabschnitt 35 und der Konvertierungsabschnitt 36 werden eigentlich durch den Rechenprozess realisiert, den die CPU der ECU 5 durchführen muss.
Der Konvertierungsabschnitt 36 konvertiert eine Ausgabe des LAF-Sensors 17 in das erfasste bzw. ermittelte Äquivalentverhältnis KACT. Der selbstabstim mende Regler 31 umfasst vorzugsweise einen Controller bzw. ein Steuergerät 41 und eine Identifizierungseinrichtung 42. Die Identifizierungseinrichtung berechnet einen Modellparametervektor θ gemäß dem erfassten Äquivalentverhältnis KACT, dem Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffzienten KSTR und dem Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH. Der Modellparametervektor ist ein Vektor, der eine Mehrzahl, von Modellparametern als Elemente hat, die ein im Folgenden zu beschreibendes Modell eines gesteuerten/geregelten Objekts definieren. In einer Ausführungsform berechnet der Controller 41 den Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR mit einer inversen Transferfunktion einer Transferfunktion des Modells des gesteuerten/geregelten Objekts unter Verwendung des Modellparametervektors θ gemäß den zurückliegenden Werten des Ziel-Äquivalentverhältnisses KCMD, des erfassten Äquivalentverhältnisses KACT, des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR und des Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH.
Die Multipliziereinrichtungen 32 bis 34 führen die Berechnung von Gleichung (1) durch, um die benötigte Kraftstoffmenge TCYL zu erhalten. Der Adhäsions-Korrekturabschnitt 35 führt das Adhäsions-Korrekturverfahren durch, um die Kraftstoffeinspritzdauer TOUT zu berechnen.
In einem Beispiel dieser Ausführungsform wird das Modell des gesteuerten/geregelten Objekts durch die nachstehende Gleichung (2) definiert. KACT(k) = b0 × KSTR(k-3) × KTH(k-3) + r1 × KSTR(k-4) × KTH(k-4) + r2 × KSTR(k-5) × KTH(k-5) + r3 × KSTR(k-6) × KTH(k-6) + s0 × KACT(k-3) (2) wobei b0, r1, r2, r3 und s0 die durch die Identifizierungseinrichtung 42 identifizierten Modellparameter sind und k eine Steuerzeit (Abtastzeit) entsprechend dem Verbrennungszyklus in einem bestimmten Zylinder, d.h. die Steuerzeit entsprechend einer Kurbelwinkelperiode von 720 Grad ist.
Nimmt man an, dass ein Modellparameter-Vektor θ (k), der die Modellparame- ter als Elemente besitzt, durch die nachstehende Gleichung (3) definiert ist, so berechnet sich der Modellparameter-Vektor θ (k) aus der nachstehend angegebenen Gleichung (4). θ(k)T = [b0, r1, r2, r3, s0] (3) θ(k) = θ (k-1) + KP(k)ide(k) (4) wobei KP(k) ein durch die nachstehende Gleichung (5) definierter Vektor eines Verstärkungskoeffizienten ist. In Gleichung (5) ist P(k) eine quadratische Matrix der 5. Ordnung, die durch die nachstehende Gleichung (6) definiert wird, und ide(k) ist ein Identifikationsfehler, der durch die nachstehende Gleichung (7) definiert wird. In Gleichung (7) ist KACTHAT(k) ein unter Verwendung des aktuellsten Modellparametervektors θ (k-1) aus Gleichung (8) berechnetes geschätztes Äquivalentverhältnis. In den Gleichungen (5), (6) und (8) ist ζ (k) der durch die nachstehend angegebene Gleichung (9) definierte Vektor, der als Elemente den Steuerungs/Regelungs-Ausgang (KACT) und den Steuerungs/Regelungs-Eingang (KSTR × KTH) hat.
Gemäß den Einstellungen der Koeffizienten λ 1 und λ 2 in Gleichung (6) wird der Identifizierungsalgorithmus durch die Gleichungen (4) bis (9) nach den folgenden vier Identifizierungsalgorithmen klassifiziert.
Für λ 1 = 1 und λ 2 = 0, der Algorithmus mit festem Verstärkungsfaktor
Für λ 1 = 1 und λ 2 = 1, der Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate
Für λ 1 = 1 und λ 2 = λ, der Algorithmus mit abnehmendem Verstärkungsfaktor (λ nimmt alle vorgegebenen Werte außer "0" und "1" an)
Für λ 1 = λ und λ 2 = 1, der Algorithmus der Methode der gewichteten kleinsten Quadrate (λ nimmt alle vorgegebenen Werte außer "0" und "1" an)
Der durch die Gleichung (9) definierte Vektor ζ hat den Steuerungs/Regelungs-Eingang (KSTR × KTH) als Elemente, die durch Multiplizieren des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR mit dem Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH zu den jeweiligen Zeitpunkten erhalten werden. Demzufolge kann die Identifizierungseinrichtung 42 erkennen, dass das Auftreten dieser Überkorrektur durch eine Änderung des Steuerungs/Regelung-Eingangs (KSTR × KTH) in das gesteuerte/geregelte Objekt bedingt ist (siehe 2), selbst wenn das Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines der Maschine 1 zuzuführenden Kraftstoff/Luft-Gemisches durch den Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH überkorrigiert wird und diese Überkorrektur in dem erfassten Äquivalentverhältnis KACT erscheint. Deshalb führt die Identifizierungseinrichtung 42 möglicherweise keine Operation zum Modifizieren dieser Überkorrektur des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses (erfassten Äquivalentverhältnisses KACT) durch. Deshalb ist es möglich, unter Verwendung des selbstabstimmenden Reglers Nachteile aufgrund der Einführung des Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffzienten KTH in die Steuerung/Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zu vermeiden.
In einer Ausführungsform berechnet das Steuergerät bzw. der Controller 41 den Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR(k) aus der nachstehend angegebenen Gleichung (10). KSTR(k) = (1/b0)[KCMD(k) – r1 × KSTR(k-1) × KTH(k-1) – r2 × KSTR(k-2) × KTH(k-2) – r3 × KSTR(k-3) × KTH(k-3) - s0 × KACT(k)] (10)
Die 3A bis 3D sind Zeitdiagramme, die die Änderungen in dem erfassten bzw. ermittelten Äquivalentverhältnis KACT und in dem Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR bei der Beschleunigung und Verzögerung des durch die Maschine 1 angetriebenen Fahrzeugs zeigen. 3A zeigt Änderungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit VP. In dieser Ausführungsform ändert sich der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR nicht sehr, wenn die Korrektur des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses durch den Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH in Richtung auf einen fetten Bereich und einen mageren Bereich durchgeführt wird (siehe die 3C und 3D). Demzufolge erfährt das erfasste bzw. ermittelte Äquivalentverhältnis KACT keine große Änderung, wenn der Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KTH auf "1.0" zurückgeführt wird (siehe 3B), so dass gute Charakteristiken der Steuerung/Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses erreicht werden können.
Falls der Algorithmus mit festem Verstärkungsfaktor übernommen wird, wobei in Gleichung (6) der Koeffizient λ 1 auf "1" und der Koeffizient λ 2 auf "0" festgelegt werden, wird anstelle von Gleichung (5) die Gleichung (5a) verwendet. In Gleichung (5a) ist P eine Diagonalmatrix, in der die diagonalen Elemente Konstanten sind.
Ferner kann anstelle von Gleichung (4) die untenstehende Gleichung (4a) für die Berechnung des Modellparameter-Vektors θ verwendet werden, um eine Abweichung der zu identifizierenden Modellparameter zu verhindern. θ (k) = SGM θ (k-1) + KP(k)ide(k) (4a) wobei SGM eine durch Gleichung 11 definierte Vergessenskoeffizientenmatrix ist. Die diagonalen Elemente der Vergessenskoeffizientenmatrix SGM sind "1" oder ein Vergessenskoeffizient σ, und alle anderen Elemente sind "0". Der Vergessenskoeffizient σ erhält einen Wert zwischen "0" und "1" und hat die Funktion der Reduzierung eines Einflusses von vergangenen Werten des Identifikationsfehlers.
Es wird nun ein Verfahren zur Bestimmung eines Grads der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Identifizierungseinrichtung 42 identifiziert sequentiell die Modellparameter des durch Gleichung (2), die nachstehend noch einmal gezeigt ist, definierten Modells des gesteuerten/geregelten Objekts. Die Steuerungs-/Regelungszeit k bei diesem Modell ist eine mit dem Verbrennungszyklus in jedem Zylinder synchrone Steuerungs-/Regelungszeit. Deshalb definiert Gleichung (2) das Modell des gesteuerten/geregelten Objekts durch die Relation zwischen dem Steuerungs/Regelungs-Eingang (KSTR × KTH) und dem Steuerungs/Regelungs-Ausgang (KACT) entsprechend jedem Zylinder. KACT(k) = b0 × KSTR(k-3) × KTH(k-3) + r1 × KSTR(k-4) × KTH(k-4) + r2 × KSTR(k-5) × KTH(k-5) + r3 × KSTR(k-6) × KTH(k-6) + s0 × KACT(k-3) (2)
Wenn bei vorstehendem Modell des gesteuerten/geregelten Objekts das erfasste/ermittelte Äquivalentverhältnis (Steuerungs/Regelungs-Ausgang) KACT und der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR in einem Beharrungszustand jeweils als konstante Werte KACT' und KSTR' angegeben werden, gilt die nachstehend angegebene Gleichung (12), da der Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KTH in einem Beharrungszustand gleich "1,0" ist. KACT' = b0 × KSTR' + r1 × KSTR' + r2 × KSTR' + r3 × KSTR' + s0 × KACT' (12)
Gleichung (12) wird in die nachstehende Gleichung (13) transformiert.
Der Koeffizient [(b0 + r1 + r2 + r3)/(1 – s0)] von KSTR' auf der rechten Seite von Gleichung (13) gibt ein Verhältnis zwischen einem Eingang in die Maschine 1 und einem Ausgang aus der Maschine 1 an, d.h. eine Abweichung des Beharrungs-Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in jedem Zylinder. Demzufolge wird der jedem Zylinder entsprechende Modellparameter-Vektor 8 anhand eines Beispiels in der nachfolgenden Gleichung (14) angegeben, und der oben erwähnte Koeffizient von KSTR' wird durch die nachstehende Gleichung (15) als ein Beharrungszustands-Korrekturkoeffizient AFOFT angegeben.
In den Gleichungen (14) und (15) ist i ein Zylinder-Spezifizierungsparameter, der Werte von "0" bis "3" annimmt, und i = 0, 1, 2 und 3 entspricht jeweils dem Zylinder #1, Zylinder #3, Zylinder #4 und Zylinder #2.
Wenn der Beharrungszustands-Korrekturkoeffizient AFOFT(k,i) "1,0" beträgt, so zeigt dies an, dass keine Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses vorliegt. Falls in den Einspritzventilen 6, in dem Abgasrückführungsmechanismus, der Kraftstoffdampf-Behandlungsvorrichtung etc. ein Fehler auftritt oder eine alterungsbedingte Verschlechterung vorliegt (im Folgenden vereinfacht als "Anor malität" bezeichnet), wird eine Abweichung des Beharrungszustands-Korrekturkoeffizienten AFOFT(k,i) von "1,0" größer. Es kann also der Beharrungszustands-Korrekturkoeffizient AFOFT(k,i) als ein auf den Grad der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen den Zylindern hinweisender Parameter verwendet werden.
In dieser Ausführungsform werden Daten des Beharrungszustands-Konekturkoeffizienten AFOFT(k,i), die bei Erfüllung einer vorgegebenen Betriebsbedingung der Maschine erhalten werden, zuerst einem statistischen Verfahren unterzogen, um dadurch eine Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS(k,i) zu berechnen, und danach wird ein Durchschnittswert AFIFTAVE berechnet, indem Werte der Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS(k,i) aller Zylinder einer Durchschnittsermittlung unterzogen werden. Wenn ferner der Absolutwert der Differenz zwischen dem Beharrungszustands-Korrekturkoeffizienten AFOFT(k,i), der auf die Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses eines jeden Zylinders hinweist, und dem Durchschnittswert AFOFTAVE größer ist als ein vorgegebener Bestimmungsschwellwert AFOFTLMT, wird bestimmt, dass der Grad der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern hoch ist, d.h. es wird bestimmt, dass eine Anormalität vorliegt. Die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine wird erfüllt, wenn die Motordrehzahl NE, der Ansaugunterdruck PBA, die Motorkühlmitteltemperatur TW, die Ansauglufttemperatur TA und die Fahrzeuggeschwindigkeit VP jeweils in den vorgegebenen Bereich fallen.
Allgemein ist die Methode der kleinsten Quadrate als Methode eines statistischen Verfahrens bekannt. Jedoch wird das statistische Verfahren unter Anwendung der Methode der kleinsten Quadrate normalerweise durchgeführt, indem alle Daten innerhalb einer gegebenen Periode gespeichert, d.h. alle Werte des Behanungszustands-Korrekturkoeffizienten AFOFT(k,i) innerhalb einer gegebenen Periode in einem Speicher abgelegt werden und anschließend eine Stapelverarbeitung in einem bestimmten Zeitablauf durchgeführt wird. Diese Stapelverarbeitung erfordert jedoch eine hohe Speicherkapazität zum Speichern sämtlicher Daten, und es muss eine inverse Matrixoperation durchgeführt werden, die die Menge der Berechnungen durch die CPU erhöht.
In dieser Ausführungsform wird ein sequentieller Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate, der bei der bereits erwähnten Identifizierungsberechnung durch die Identifizierungseinrichtung 42 angewandt wird, auch bei diesem statistischen Verfahren angewandt, um einen zentralen Wert der kleinsten Quadrate des Beharrungszustands-Korrekturkoeffizienten AFOFTLS(k,i) als Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS(k,i) zu berechnen.
Insbesondere wird dieses statistische Verfahren durch den sequentiellen Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung der nachstehend angegebenen Gleichungen (16), (17) und (18) durchgeführt.
Der aus Gleichung (17) berechnete Koeffizient KQ(k) entspricht dem Verstärkungskoeffizient-Vektor KP(k), der aus Gleichung (5) berechnet wird, und der für die Berechnung des Verstärkungskoeffizient-Vektors KQ(k) verwendete Verstärkungsparameter Q(k) wird anhand der Rekursionformel von Gleichung (18) berechnet.
λ 1' und λ 2' sind Koeffizienten, die jeweils den Koeffizienten λ 1 und λ 2 in Gleichung (6) entsprechen. Je nachdem, welcher Wert für diese Koeffizienten λ 1' und λ 2' eingesetzt wird, wird der Algorithmus des statistischen Verfahrens durch die Gleichungen (16) bis (18) zu dem Algorithmus mit festem Verstärkungsfaktor, dem Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate, dem Algorithmus mit abnehmendem Verstärkungsfaktor bzw. dem Algorithmus der Methode der gewichteten kleinsten Quadrate.
Wird die oben genannte vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine nicht erfüllt, werden die Gleichungen (16a) und (18a) angewandt, um die vorhergehenden Werte beizubehalten. AFOFTLS(k,i) = AFOFTLS(k-1, i) (16a) Q(k+1) = Q(k) (18a)
Deshalb wird der Durchschnittswert AFOFTAVE aus der nachstehend angegebenen Gleichung (19) berechnet.
wobei (m + 1) für die Anzahl der Zylinder steht, die in dieser Ausführungsform "4" beträgt.
Wenn die unten angegebene Gleichung (20) gilt, wird bestimmt, dass die Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern gering (normal) ist, während bei Gültigkeit der nachstehenden Gleichung (21) bestimmt wird, dass die Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern groß (anormal) ist, so dass die Reinigungsleistung des Katalysators 14 herabgesetzt wird. |AFOFTLS(k,i) – AFOFTAVE| < AFOFTLMT (20) |AFOFTLS(k,i) – AFOFTAVE| ≥ AFOFTLMT (21) wobei AFOFTLMT ein vorgegebener Bestimmungsschwellwert ist, der zum Beispiel auf 0,1 festgelegt wird.
Gemäß dem oben angegebenen Verfahren zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern ist eine jedem Zylinder entsprechende Anordnung eines Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensors nicht notwendig. Vielmehr kann die Bestimmung wesentlich einfacher durchgeführt werden, als dies bei dem konventionellen Verfahren der Fall ist, welches mit dem Beobachter arbeitet.
Ein Beispiel des Verfahrens für die Berechnung des Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH und des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR sowie des Verfahrens zur Bestimmung eines Grads der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4 bis 11 beschrieben. Zum Beispiel können durch die CPU der ECU 5 die folgenden Verfahren durchgeführt werden.
4 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines wesentlichen Abschnitts einer Hauptroutine für die Berechnung der benötigten Kraftstoffmenge TCYL. Dieses Verfahren wird vorzugsweise synchron mit der Erzeugung eines TDC-Impulses von der CPU der ECU 5 ausgeführt.
In Schritt S11 findet ein in 5 gezeigtes KACC-Berechnungsverfahren statt, um einen Beschleunigungs-Korrekturkoeffizienten KACC zu berechnen. In Schritt S12 wird ein in 7 gezeigtes KDEC-Berechnungsverfahren durchgeführt, um einen Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KDEC zu berechnen.
Die Berechnung des Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffzienten KTH erfolgt unter Anwendung der nachstehenden Gleichung (22) in Schritt S13. KTH = KACC × KDEC (22)
In Schritt S14 wird zur Berechnung des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR ein in 9 dargestelltes KSTR-Berechnungsverfahren durchgeführt.
Der in Schritt S13 berechnete Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KTH und der in Schritt S14 berechnete Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR werden zusammen mit der Basis-Kraftstoffmenge TIM und dem Korrekturkoeffizienten KTOTAL auf Gleichung (1) angewendet. Die Berechnung der Basis-Kraftstoffmenge TIM und des Korrekturkoeffizienten KTOTAL erfolgt in nicht dargestellten Verfahren. Demzufolge wird die benötigte Kraftstoffmenge (TCYL) durch Gleichung (1) berechnet.
In Schritt S15 findet zur Berechnung der Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS ein AFOFTLS-Berechnungsverfahren statt, von dem ein Beispiel in 10 dargestellt und mit Bezug auf diese Figur beschrieben ist.
In Schritt S16 wird das in 11 dargestellte Verfahren zur Bestimmung eines Grads der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern durchgeführt, wobei eine den Fahrer des Fahrzeugs alarmierende Warnleuchte aktiviert wird, wenn festgestellt wurde, dass eine Anormalität in dem Maße vorliegt, dass die Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern einen hohen Grad erreicht.
Das Flussdiagramm in 5 zeigt das in Schritt S11 von 4 ausgeführte KACC-Berechnungsverfahren.
Ob der Änderungsbetrag DTH [= TH(n) – TH(n-1), wobei n eine bei diesem Verfahren der Steuerungs/Regelungs-Periode (Kurbelwinkel von 180°) entsprechende Steuerungs/Regelungs-Zeit ist] der Drosselöffnung TH größer als ein Beschleunigungs-Bestimmungsschwellwert XDTHKACCH (z.B. 1,8 Grad) ist oder nicht, wird in Schritt S21 bestimmt. Ist DTH größer als XDTHKACCH, wird bestimmt, ob ein Beschleunigungsstart-Flag FKACC "1" ist oder nicht (Schritt S27). Das Beschleunigungsstart-Flag FKACC wird auf "1" gesetzt, wenn bestimmt bzw. festgestellt wird, dass eine rasche Beschleunigung des durch die Maschine 1 angetriebenen Fahrzeugs begonnen wurde (Schritt S33).
Bei FKACC gleich "0" in Schritt 27 wird bestimmt, ob die Drosselöffnung TH größer als eine vorgegebene Öffnung XTHKACCH (z.B. 35 Grad) ist oder nicht (Schritt S28). In der Anfangsphase der Beschleunigung ist die Antwort auf die Abfrage in Schritt S28 negativ (NEIN). Folglich führt das Programm weiter zu Schritt S29, um zu bestimmen, ob der Ansaugunterdruck PBA höher als ein vorgegebener Ansaugdruck XPBKACCH (z.B. 73 KPa (550 mmHg)) ist oder nicht. Die Antwort auf die Abfrage in Schnitt S29 ist in der Anfangsphase der Beschleunigung ebenfalls negativ (NEIN). Das Programm wird daher fortgesetzt zu Schritt S32, um nach Maßgabe des Drosselöffnungs-Änderungsbetrags DTH auf eine in 6 gezeigte KACC-Tabelle zuzugreifen und dadurch den Beschleunigungs-Korrekturkoeffizienten KACC zu berechnen. Gemäß der KACC-Tabelle vergrößert sich der Beschleunigungs-Korrekturkoeffizient KACC mit einer Vergrößerung des Drosselöffnungs-Änderungsbetrags DTH, wenn der Drosselöffnungs-Änderungsbetrag DTH zwischen einen ersten Einstellwert DTH1 und einen zweiten Einstellwert DTH2 fällt. Ist der Drosselöffnungs-Änderungsbetrag DTH geringer als der erste Einstellwert DTH1, wird der Beschleunigungs-Korrekturkoeffizient KACC auf "1,0" gesetzt, wohingegen der Koeffizient KACC bei einem den zweiten Einstellwert DTH2 überschreitenden Änderungsbetrag DTH auf einen Maximalwert KACCH gesetzt wird.
In Schritt S33 wird das Beschleunigungsstart-Flag FKACC auf "1" gesetzt. Steht das Beschleunigungsstart-Flag FKACC auf "1", führt das Programm bei der nächsten Ausführung dieses Verfahrens von Schritt S27 zu Schritt S34, um das Beschleunigungsstart-Flag FKACC auf "0" zurückzusetzen.
Steht das Beschleunigungsstart-Flag FKACC auf "0" und ist die Drosselöffnung TH größer als die vorgegebene Öffnung oder ist das Beschleunigungsstart-Flag "0" und der Ansaugunterdruck PBA höher als der vorgegebene Ansaugdruck XPBKACCH, folgt Schritt S30 in dem Programm, um den Beschleunigungs-Korrekturkoeffizienten KACC auf "1,0" einzustellen. Danach wird das Beschleunigungsstart-Flag FKACC auf "0" gesetzt (Schritt S31).
Ist DTH in Schritt S21 kleiner oder gleich XDTHKACCH, wird bestimmt bzw. festgestellt, ob der Drosselöffnungs-Änderungsbetrag DTH kleiner als ein negativer vorgegebener Änderungsbetrag –XDTHKACCL (z.B. –0,3 Grad) ist oder nicht (Schritt S22). Ist DTH größer oder gleich –XDTHKACCL, wird bestimmt bzw. festgestellt, ob ein "Drossel-voll-geschlossen"-Flag FTHIDLE auf "1" steht oder nicht (Schritt S23).
Falls DTH kleiner als –XDTHKACCL ist, was darauf hinweist, dass das Drosselventil 3 rasch geschlossen wird, oder wenn FTHIDLE "0" ist, was darauf hinweist, dass das Drosselventil 3 vollständig geschlossen ist, wird der Beschleunigungs-Korrekturkoeffizient KACC auf "1,0" eingestellt (Schritt S24), und es folgt als nächster Schritt in dem Programm der Schritt S34. Wenn FTHIDLE "1" ist (das Drosselventil ist nicht vollständig geschlossen), wird der Beschleunigungs-Korrekturkoeffizient KACC um einen vorgegebenen Betrag XDKACC (z.B. 0,01) verringert (Schritt S25), und es wird als nächstes ein Grenzwertverfahren durchgeführt, so dass der Minimalwert des Beschleunigungs-Korrekturkoeffizienten KACC "1,0" wird (Schritt S26). In diesem Grenzwertverfahren wird bestimmt, ob der Beschleunigungs-Korrekturkoeffizient KACC kleiner "1,0" ist oder nicht, und wenn KACC kleiner "1,0" ist, wird der Beschleunigungs-Korrekturkoeffizient KACC auf "1,0" eingestellt.
7 ist ein Flussdiagramm, das das in Schritt S12 von 4 ausgeführten KDEC-Berechnungsverfahren zeigt.
In Schritt S41 wird bestimmt, ob der Drosselöffnungs-Änderungsbetrag DTH größer als ein vorgegebener positiver Änderungsbetrag XDTHKDECH (z.B. 0,1 Grad) ist oder nicht. Ist DTH kleiner oder gleich XDTHKDECH, wird bestimmt, ob die Motordrehzahl NE höher als eine vorgegebene Drehzahl XNEDEC (z.B. 1300 U/min) ist oder nicht (Schritt S42). Wenn DTH größer als XDTHKDECH ist oder wenn NE kleiner oder gleich XNEDEC ist, wird der Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KDEC auf "1,0" eingestellt (Schritt S43).
Ist NE größer als XNEDEC, wird bestimmt, ob der Drosselöffnungs-Änderungsbetrag DTH kleiner oder gleich einem negativen Verzögerungsbestimmungs-Schwellenwert XDTHKDEC (z.B. –0,8 Grad) ist oder nicht (Schritt S44). Wenn DTH kleiner oder gleich XDTHKDEC ist, wodurch angezeigt wird, dass die Schließgeschwindigkeit des Drosselventils 3 hoch ist, wird der Absolutwert des Drosselöffnungs-Änderungsgrads DTH als ein absoluter Änderungsbetrag DTHABS gespeichert (Schritt S47). Danach wird gemäß dem absoluten Änderungsbetrag DTHABS auf eine KDEC-Tabelle wie beispielsweise jene, die in 8 gezeigt ist, zugegriffen, um den Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KDEC zu berechnen (Schritt S48). Gemäß der KDEC-Tabelle nimmt der Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KDEC mit einem zunehmenden absoluten Änderungsbetrag DTHABS ab, wenn der absolute Änderungsbetrag DTHABS zwischen einen ersten eingestellten Wert DTHABS1 und einen zweiten eingestellten Wert DTHABS2 fällt. Ist der absolute Änderungsbetrag DTHABS kleiner als der erste eingestellte Wert DTHABS1, wird der Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KDEC auf "1,0" eingestellt. Bei einem Änderungsbetrag DTHABS, der größer als der zweite eingestellte Wert DTHABS2 ist, erfolgt die Einstellung des Koeffizienten KDEC auf einen Minimalwert KDECL.
Wenn bei Schritt S44 DTH größer als XDTHKDEC ist, wird der Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KDEC um einen vorgegebenen Betrag XDKDEC (z.B. 0,01) vergrößert (Schritt S45), und es wird als nächstes ein Grenzwertverfahren durchgeführt, so dass der Maximalwert des Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KDEC zu "1,0" wird (Schritt S46). Bei diesem Grenzwertverfahren wird bestimmt bzw. ermittelt, ob der Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KDEC größer als "1,0" ist oder nicht, und wenn KDEC größer als 1,0 ist, wird der Verzögerungs-Korrekturkoeffizient auf "1,0" eingestellt.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein in Schritt S41 von 4 durchgeführtes Beispielverfahren für die Berechnung von KSTR darstellt.
In Schritt S51 wird ermittelt, ob der Zylinderspezifizierungsparameter i größer als oder gleich "4" ist. Bei i kleiner als "4" erfolgt die Rückstellung des Zylinderspezifizierungsparameters i auf "0", und die Steuerungs-/Regelungszeit k wird um "1" erhöht (Schritt S52). Danach führt das Programm weiter zu Schritt S53.
Der Zylinderspezifizierungsparameter i nimmt einen Wert von "0" bis "3" an, und i = 0, 1, 2 und 3 entspricht jeweils dem Zylinder #1, Zylinder #3, Zylinder #4 und Zylinder #2. Die Steuerungs-/Regelungszeit k ist eine Zeit, die dem Verbrennungszyklus (Kurbelwinkelperiode von 720 Grad) eines speziellen Zylinders (z.B. Zylinder #1) entspricht. Deshalb wird der Zylinderspezifizierungsparameter i eingeführt, um den Modellparametervektor θ und den Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR entsprechend jedem Zylinder zu berechnen.
In Schritt S53 wird der Zylinderspezifizierungsparameter i um "1" vergrößert. Danach wird aus den untenstehenden Gleichungen (27), (28) und (29) der Identifikationsfehler ide(k) berechnet, woraufhin die Berechnung des Modellpa rametervektors θ(k,i) anhand der nachstehend angegebenen Gleichungen (23) bis (26) erfolgt (Schritt S55). Die Gleichungen (23) bis (29) erhält man, indem der die Steuerungs-/Regelungszeit angebende Parameter (k) in den Gleichungen (3) bis (9) in einen die Steuerungs-/Regelungszeit angebenden Parameter (k,i) geändert wird, der die Steuerungs-/Regelungszeit k und den Zylinderspezifizierungsparameter i enthält.
In Schritt S56 wird der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR(k,i) aus der nachstehenden Gleichung (30) berechnet.
– r3(k,i) × KSTR(k-3,i) × KTH(k-3,i) – s0(k,i) × KACT(k,i)] (30)
Obwohl das in den Gleichungen (27), (29) und (30) erfasste bzw. ermittelte Äquivalentverhältnis KACT nicht Zylinder für Zylinder ermittelt wird, wird der gleiche Parameter (k,i) zugeteilt. Ähnlich wird der gleiche Parameter (k,i) zugeteilt, obwohl der Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizient KTH in den Gleichungen (29) und (30) und das Ziel-Äquivalentverhältnis KCMD in Gleichung (30) nicht entsprechend jedem Zylinder festgelegt werden. Verwendet man die der Durchführungsperiode dieses Verfahrens entsprechende Steuerungs-/Regelungszeit n, so werden die folgenden Ausdrücke gegeben. KACT(k,i) = KACT(n) KACT(k-3,i) = KACT(n-12) KTH(k-j,i) = KTH(n-4j)(j = 1 bis 6) KCMD(k,i) = KCMD(n)
10 ist ein Flussdiagramm, das das in Schritt S15 von 4 dargestellte AFOFTLS-Berechnungsverfahren darstellt.
In Schritt S61 wird der Beharrungszustands-Korrekturkoeffizient AFOFT(k,i) aus Gleichung (15) berechnet. In den Schritten S62 bis S66 wird ermittelt, ob die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine erfüllt wird oder nicht.
Insbesondere wird in Schritt S62 ermittelt, ob die Motorkühlmitteltemperatur TW zwischen ein vorgegebenes oberes Limit XTWAOFH (z.B. 90°) und ein vorgegebenes unteres Limit XTWAOFL (z.B. 75°) fällt. Bei JA in Schritt S62 wird bestimmt, ob die Ansauglufttemperatur TA zwischen ein vorgegebenes oberes Limit XTAAOFH (z.B. 50°) und ein vorgegebenes unteres Limit XTAAOFL (z.B. 25°) fällt (Schritt S63). Ist die Antwort auf die Abfrage in Schritt S63 positiv (JA), wird bestimmt, ob die Motordrehzahl NE zwischen ein vorgegebenes oberes Limit XNEAOFH (z.B. 3000 U/min) und ein vorgegebenes unteres Limit XNEAOFL (z.B. 1500 U/min) fällt (Schritt S64). Bei JA in Schritt S64, erfolgt die Ermittlung, ob der Ansaugunterdruck PBA zwischen ein vorgegebenes oberes Limit XPBAOFH (z.B. 73 kPa (550 mmHg)) und ein vorgegebenes unteres Limit XPBAOFL (z.B. 47 kPa (350 mmHg)) fällt (Schritt S65). Falls Schritt S65 mit JA beantwortet wird, wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit VP zwischen ein vorgegebenes oberes Limit XVPAOFH (z.B. 80 km/h) und ein vorgegebenes unteres Limit XVPAOFL (z.B. 40 km/h) fällt (Schritt S66).
Bei einer positiven Antwort (JA) auf die Abfrage in Schritt S66, die darauf hinweist, dass die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine erfüllt wird, wird in den Schritten S68 und S69 die Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS(k,i) berechnet. Außerdem erfolgt die Berechnung des Verstärkungsparameters Q(k+1), der für die Berechnung des Verstärkungskoeffizienten KQ während der Durchführung dieses Verfahrens entsprechend der Steuerungs-/Regelungszeit (k+1) (Durchführung einen Verbrennungszyklus später) (Schritt S70) zu verwenden ist. Das heißt, in Schritt S68 wird der Verstärkungskoeffizient KQ(k,i) aus Gleichung (17) berechnet. In Schritt S69 wird die Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS (k,i) aus Gleichung (16) berechnet. In Schritt S70 findet die Berechnung des Verstärkungsparameters Q(k+1) aus Gleichung (18) statt.
Ist die Antwort bei einem der Schritte S62 bis S66 negativ (NEIN), was darauf hinweist, dass die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine nicht erfüllt wird, werden die Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS(k,i) und der Verstärkungsparameter Q(k+1) jeweils auf die Vorgängerwerte AFOFTLS(k-1,i) und Q)(k) eingestellt, die bei der Durchführung dieses Verfahrens einen Verbrennungszyklus früher berechnet wurden, (Schritt S67).
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines in Schritt S16 von 4 ausgeführten Bestimmungsverfahrens zeigt. Dieses Verfahren bestimmt einen Grad der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern.
In Schritt S81 wird der Durchschnitt AFOFTAVE aus Gleichung (19) berechnet. In Schritt S82 erfolgt die Berechnung einer jedem der vier Zylinder entsprechenden Abweichung DAFOFT(i) (i = 0 bis 3) aus der nachstehenden Gleichung (31). DAFOFT(i) = |AFOFTLS(k,i) – AFOFTAVE| (31)
In Schritt S83 wird bestimmt, ob die Abweichung DAFOFT(0) kleiner ist als ein vorgegebener Bestimmungsschwellwert AFOFTLMT (z.B. 0,1) oder nicht. Bei JA in Schritt S83 wird ermittelt, ob die Abweichung DAFOFT(1) kleiner als der vorgegebene Bestimmungsschwellwert AFOFTLMT ist oder nicht (Schritt S84). Ist die Antwort auf die Abfrage in Schritt S84 positiv (JA), wird ermittelt, ob die Abweichung DAFOFT(2) kleiner ist als der vorgegebene Bestimmungsschwellwert AFOFTLMT oder nicht (Schritt S85). Bei JA in Schritt S85 wird bestimmt, ob die Abweichung DAFOFT(3) kleiner als der vorgegebene Schwellenwert AFOFTLMT ist oder nicht (Schritt S86).
Bei einer positiven Antwort (JA) auf die Abfrage in Schritt S86, was darauf hinweist, dass sämtliche Abweichungen DAFOFT(0), DAFOFT(1), DAFOFT(2) und DAFOFT(3) geringer sind als der vorgegebene Bestimmungsschwellwert AFOFTLMT, wird bestimmt, dass ein Grad der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern gering (normal) ist. Wenn dagegen einer der Schritte S83 bis S86 negativ beantwortet wird (NEIN), wird bestimmt, dass die Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in dem betreffenden Zylinder groß (anormal) ist, und es wird ein Anormalitäts-Flag FAFOFT auf "1" gesetzt (Schritt S87). Im Anfangszustand wird das Anormalitäts-Flag FAFOFT auf "0" gesetzt.
In der Stellung "1" des Anormalitäts-Flag FAFOFT erfolgt ein Warnhinweis beispielsweise durch die Aktivierung einer Warnleuchte.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Modellparametervektor θ entsprechend jedem Zylinder der Maschine 1 durch die Identifizierungseinrichtung 42, die in dem selbstabstimmenden Regler 31 enthalten ist, identifiziert, und es wird ein Grad der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern jeweils gemäß dem oben identifizierten Modellparameter bestimmt. Die Bestimmung des Grads der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern kann also auf relativ einfache Weise erfolgen, ohne dass man für jeden Zylinder einen Sensor für das Kraftstoff/Luft-Verhältnis vorsehen oder die dem Beobachter wie beim Stand der Technik entsprechende Berechnung durchführen muss.
Ferner kann bestimmt werden, ob die vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine in den in 10 gezeigten Schritten S62 bis S66 erfüllt wird oder nicht, und es wird ein Grad der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern gemäß dem Modellparametervektor θ bestimmt, der bei Erfüllung der vorgegebenen Betriebsbedingung der Maschine identifiziert wird. Dementsprechend kann die Bestimmung genau nach Maßgabe der Modellparameter durchgeführt werden, die identifiziert werden, wenn der Betrieb der Maschine stabil ist.
Ferner wird der Beharrungszustands-Korrekturkoeffizient AFOFT als der Parameter für die Auswertung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses gemäß dem Modellparametervektor θ berechnet, und die Bestimmung eines Grads der jeweiligen Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses erfolgt gemäß der Abweichung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses AFOFTLS durch das statistische Verfahren des oben berechneten Beharrungszustands-Korrekturkoeffizienten AFOFT. Wenngleich der identifizierte Modellparametervektor θ Variationen oder Schwankungen anzeigt, lässt sich der Einfluss solcher Variationen oder Schwankungen eliminieren, indem die Bestimmung gemäß dem durch das statistische Verfahren erhaltenen Wert durchgeführt wird, wodurch eine genaue Bestimmung erreicht wird. Da das statistische Verfahren darüber hinaus durch den sequentiellen Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate durchgeführt wird, ist weder die Durchführung einer inversen Matrixoperation noch die Speicherung umfangreicher Daten nötig, so dass die Rechnerlast der CPU in der ECU 5 entsprechend reduziert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die CPU 5 die Identifizierungseinrichtung und die Einrichtung zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses. Insbesondere entsprechen die Schritte S54 und S55 in 9 der Identifizierungseinrichtung, während die Verfahren der 10 und 11 der Einrichtung zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses entsprechen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern erlaubt verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel kann das statistische Verfahren an dem Beharrungszustands-Korrekturkoeffizienten AFOFT, das in der oben beschriebenen Ausführungsform durch den sequentiellen Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate durchgeführt wird, durch die Stapelverarbeitung ersetzt werden, die immer dann stattfinden muss, wenn eine vorgegebene Anzahl von Daten gemessen wurde.
Ferner entspricht in der obigen Ausführungsform der Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizient KSTR dem Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter, der für jeden Zylinder der Maschine eine zuzuführende Kraftstoffmenge angibt. Als Alternative kann anstelle des Selbstabstimmungs-Korrekturkoeffizienten KSTR als Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter eine benötigte Kraftstoffeinspritzmenge TCYL' (= TIM × KSTR) verwendet werden.
Des weiteren wird, wie vorstehend beschrieben, das Modell des gesteuerten/geregelten Objekts durch die Gleichung (2) definiert, die den Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH einschließt. Das vorstehend beschriebene Verfahren für die Bestimmung eines Grads der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern kann auch für den Fall angewandt werden, dass das Modell des gesteuerten/geregelten Objekts durch die nachstehende Gleichung (2a) definiert wird. Gleichung (2a) enthält den Beschleunigungs/Verzögerungs-Korrekturkoeffizienten KTH nicht. Das heißt, das erfindungsgemäße Verfahren für die Bestimmung bzw. Ermittlung eines Grads der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses zwischen Zylindern ist auch auf das Modell eines gesteuerten/geregelten Objekts anwendbar, das definiert wird durch die Relation zwischen einem Parameter (KACT), der ein durch einen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor erfasstes Kraftstoff/Luft-Verhältnis angibt, und einem Parameter (z.B. KSTR), der für jeden Zylinder der Maschine 1 eine Kraftstoftzufuhrmenge angibt. KACT(k) = b0 × KSTR(k-3) + r1 × KSTR(k-4) + r2 × KSTR(k-5) + r3 × KSTR(k-6) + s0 × KACT(k-3) (2a)
Ferner ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf die Steuerung/Regelung eines Propellermotors für ein Wasserfahrzeug, zum Beispiel auf einen Außenbordmotor mit einer sich vertikal erstreckenden Kurbelwelle.
Es sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen oder von den wesentlichen Merkmalen der Erfindung abzuweichen. Deshalb gelten die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in jeder Hinsicht dem Zweck der Darstellung und nicht als Einschränkung der Erfindung, deren Umfang in den anliegenden Ansprüchen angegeben ist, die auch sämtliche in ihren Äquivalenzbereich fallenden Änderungen umfassen.
Bei einer Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses eines einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern zuzuführenden Kraftstoff/Luft-Gemisches auf solche Weise, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit einem Ziel-Kraftstoff/Luft-Verhältnis übereinstimmt, wird ein Kraftstoft/Luft-Verhältnis durch einen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor erfasst, der an einer Stelle stromabwärts des Verbindungsbereichs eines mit einer Mehrzahl von Zylindern verbundenen Abgaskrümmers angeordnet ist. Modellparameter eines Modells eines gesteuerten/geregelten Objekts, das durch eine Relation zwischen einem mittels des Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensors erfassten Kraftstoff/Luft-Verhältnis und einem eine Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder der Maschine angebenden Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter definiert wird, werden durch eine Identifizierungseinrichtung identifiziert. Ein Grad einer Differenz zwischen den Kraftstoff/Luft-Verhältnissen der Kraftstoff/Luft-Gemische, die der Mehrzahl von Zylindern zuzuführen sind, wird gemäß den identifizierten Modellparametern bestimmt/ermittelt.

Claims

Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff-Luftverhältnisses, die ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines Kraftstoff/Luft-Gemisches, das einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Zylindern zuzuführen ist, auf solche Weise steuert/regelt, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit einem Ziel-Kraftstoff/Luft-Verhältnis übereinstimmt, wobei die Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses umfasst: – einen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor (17), der an einer Stelle stromabwärts eines Verbindungsbereichs eines mit der Mehrzahl von Zylinder verbundenen Abgaskrümmers angeordnet ist und ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis in den Abgasen erfasst; – eine Identifizierungseinrichtung (42; ECU 5) zum Identifizieren zumindest eines Modellparameters eines Modells eines gesteuerten/geregelten Objekts, das durch eine Relation zwischen dem mittels des Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensors (17) erfassten Kraftstoff/Luft-Verhältnis und einem eine Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder der Maschine (1) angebenden Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter definiert wird, wobei dieser zumindest eine Modellparameter entsprechend jedem Zylinder der Maschine (1) identifiziert wird; und – eine Einrichtung zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses (ECU 5), die einen Grad der Differenz zwischen Kraftstoff/Luft-Verhältnissen von Kraftstoff/Luft-Gemischen, die der Mehrzahl von Zylindern zuzuführen sind, nach Maßgabe dieses zumindest einen durch die Identifizierungseinrichtung (42; ECU 5) identifizierten Modellparameters bestimmt.
Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses (ECU 5) den Grad der Differenz gemäß dem zumindest einen Modellparameter bestimmt, der identifiziert wird, wenn eine vorgegebene Betriebsbedingung der Maschine (1) erfüllt wird.
Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses (ECU 5) einen Differenz-Evaluierungsparameter gemäß dem zumindest einen Modellparameter berechnet und den Grad der Differenz gemäß einem Wert bestimmt, der durch ein statistisches Verfahren an dem Differenz-Evaluierungsparameter erhalten wird.
Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 3, wobei das statistische Verfahren unter Anwendung eines sequentiellen Algorithmus durchgeführt wird.
Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter ein Korrekturkoeffizient der Kraftstoffzufuhrmenge ist, die jedem Zylinder der Maschine (1) zuzuführen ist.
Verfahren zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff-Luftverhältnisses, die ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines Kraftstoff/Luft-Gemisches, das einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Zylindern zuzuführen ist, auf solche Weise steuert/regelt, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit einem Ziel-Kraftstoff/Luft-Verhältnis übereinstimmt, wobei das Verfahren zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses die folgenden Schritte umfasst: a) das Erfassen des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses durch einen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor (17), der an einer Stelle stromabwärts eines Verbindungsbereichs eines mit der Mehrzahl von Zylinder verbundenen Abgaskrümmers angeordnet ist; b) das Identifizieren zumindest eines Modellparameters eines Modells eines gesteuerten/geregelten Objekts, das durch eine Relation zwischen dem mittels des Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensors (17) erfassten Kraftstoff/Luft-Verhältnis und einem eine Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder der Maschine (1) angebenden Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter definiert wird, wobei dieser zumindest eine Modellparameter entsprechend jedem Zylinder der Maschine (1) identifiziert wird; und c) das Bestimmen eines Grads der Differenz zwischen Kraftstoff/Luft-Verhältnissen von Kraftstoff/Luft-Gemischen, die der Mehrzahl von Zylindern zuzuführen sind, nach Maßgabe dieses zumindest einen identifizierten Modellparameters.
Verfahren zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 6, wobei der Grad der Differenz gemäß dem zumindest einen Modellparameter bestimmt wird, der bei Erfüllung einer vorgegebenen Betriebsbedingung der Maschine (1) identifiziert wird.
Verfahren zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 6, wobei ein Differenz-Evaluierungsparameter gemäß dem zumindest einen Modellparameter berechnet und der Grad der Differenz gemäß einem Wert bestimmt wird, der durch ein an dem Differenz-Evaluierungsparameter durchgeführtes statistisches Verfahren erhalten wird.
Verfahren zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 8, wobei das statistische Verfahren unter Anwendung eines sequentiellen Algorithmus durchgeführt wird.
Verfahren zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses nach Anspruch 6, wobei der Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter ein Korrektur koeffizient der jedem Zylinder der Maschine (1) zuzuführenden Kraftstoffmenge ist.
Motorfahrzeug, umfassend: – eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Zylindern; – einen mit der Mehrzahl von Zylindern verbundenen Abgaskrümmer; und – eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses, die in der Weise konfiguriert ist, dass ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine (1) zuzuführenden Kraftstoff/Luft-Gemisches so gesteuert/geregelt wird, dass das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mit einem Ziel-Kraftstoff/Luft-Verhältnis übereinstimmt, wobei die Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses umfasst: – einen Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensor (17), der an einer Stelle stromabwärts eines Verbindungsbereichs eines mit der Mehrzahl von Zylinder verbundenen Abgaskrümmers angeordnet ist und ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis in den Abgasen erfasst; – eine Identifizierungseinrichtung (42; ECU 5) zum Identifizieren zumindest eines Modellparameters eines Modells eines gesteuerten/geregelten Objekts, das durch eine Relation zwischen dem mittels des Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Sensors (17) erfassten Kraftstoff/Luft-Verhältnis und einem eine Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder der Maschine (1) angebenden Kraftstoffzufuhrmengen-Parameter definiert wird, wobei dieser zumindest eine Modellparameter entsprechend jedem Zylinder der Maschine (1) identifiziert wird; und – eine Einrichtung zur Bestimmung der Differenz des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses (ECU 5), die einen Grad der Differenz zwischen Kraftstoff/Luft-Verhältnissen von Kraftstoff/Luft-Gemischen, die der Mehrzahl von Zylindern zuzuführen sind, nach Maßgabe dieses zumindest einen durch die Identifizierungseinrichtung (42; ECU 5) identifizierten Modellparameters bestimmt.