DE10331020A1

DE10331020A1 - Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung und -verfahren für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10331020A1
Application number: DE10331020A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Toyota Kobayashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2004-04-29
Also published as: US20040007211A1; JP2004044454A; US6792927B2; JP4144272B2

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor berechnet eine Basiskraftstoffeinspritzmenge gemäß einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge auf der Grundlage einer vorhergesagten Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, berechnet eine tatsächliche Zylindereinlassluftmenge aus der tatsächlichen Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße und berechnet eine Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren eines Überschusses oder eines Mangels des Kraftstoffs aufgrund eines Fehlers der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags. Die Steuerungsvorrichtung berechnet ebenso einen Rückführkorrekturbetrag auf der Grundlage eines erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das durch die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge ermittelt wird, und erhält eine abschließende Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge mit dem Rückführkorrekturbetrag.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzmenge einer Brennkraftmaschine.

Bei einer Brennkraftmaschine der Bauart mit elektronisch gesteuerter bzw, geregelter Kraftstoffeinspritzung wird Kraftstoff jedem der Zylinder des Verbrennungsmotors durch eine Kraftstoffeinspritzung unmittelbar vor dem Einlasstakt des Zylinders oder während dem Einlasstakt zugeführt. Der Zylinder, dem Kraftstoff zugeführt werden soll, wird im Folgenden als ein "bestimmter Zylinder" oder eine "Kraftstoffeinspritzungszylinder" bezeichnet. Während eines Betriebs des Verbrennungsmotors wird eine Menge von Einlassluft, die in den Kraftstoffeinspritzungszylinder während des Einlasstakts eingesaugt wird, ausgangs bzw. anfänglich berechnet und wird Kraftstoff mit einer Menge, die der berechneten Einlassluftmenge entspricht, spätestens zu der Zeit eingespritzt, wenn ein entsprechendes Einlassventil an dem Ende des Einlasstakts geschlossen ist (insbesondere zu einem Zeitpunkt, wenn das Einlassventil sich von einem offenen Zustand zu einem geschlossenen Zustand verstellt. In Abhängigkeit von dem Fall wird Kraftstoff vor dem Start des Einlasstakts eingespritzt. Zum Ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor in einer Weise arbeitet, wie vorstehend beschrieben ist, sagt eine Steuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise in dem US-Patent 6 014 955 offenbart ist, einen Öffnungswinkel eines Drosselventils als eine von Betriebszustandsgrößen des Verbrennungsmotors bis zu dem Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils des Kraftstoffeinspritzungszylinders voraus und sagt eine menge von Einlassluft, die in dem Kraftstoffeinspritzungszylinder zu dem Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils vorhanden sein wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Drosselöffnung und eines Luftmodells voraus, das das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem des Verbrennungsmotors modellhaft abbildet. Die Steuerungsvorrichtung spritzt dann Kraftstoff in den Zylinder mit einer Menge ein, die der vorhergesagten Einlassluftmenge entspricht.

Die herkömmliche, vorstehend beschriebene Steuerungsvorrichtung kann das folgende Problem aufweisen: Wenn eine Differenz (oder ein Schätzungsfehler) zwischen der vorhergesagten Einlassluftmenge und der tatsächlichen Einlassluftmenge beispielsweise aufgrund einer Differenz zwischen der vorhergesagten Drosselöffnung und der tatsächlichen Drosselöffnung auftritt, weicht die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Steuerungsvorrichtung berechnet ist, von einem geeigneten Wert ab und schwankt das Luftkraftstoffverhältnis von einem Sollwert oder weicht von diesem ab.

Unterdessen ist eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung verbreitet bekannt, die die Kraftstoffeinspritzmenge auf eine rückgeführte Art regelt. Genauer gesagt verwendet die Vorrichtung dazu, dass das Luftkraftstoffverhältnis eines Luftkraftstoffgemisches, das in den Verbrennungsmotor eingeführt wird, mit einem Sollluftkraftstoffverhältnis übereinstimmt, einen Luftkraftstoffverhältnissensor, der in einem Abgasdurchgang eines Verbrennungsmotors vorgesehen, um das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases zu erfassen, und regelt die Kraftstoffeinspritzmenge rückgeführt in Abhängigkeit von einer Abweichung des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses von dem Sollluftkraftstoffverhältnis. Diese Anordnung ermöglicht es, eine Stationärabweichung des Luftkraftstoffverhältnisses des Luftkraftstoffgemisches von dem Sollluftkraftstoffverhältnis aufgrund von beispielsweise Änderungen der Eigenschaften des Kraftstoffes, Abweichungen der Leistungsfähigkeit der Einspritzvorrichtungen, die sich aus Herstellungsfehlern ergeben, und ähnliches zu verringern.

Es ist jedoch anzumerken, dass das durch den Luftkraftstoffverhältnissensor gemessene Luftkraftstoffverhältnis dasjenige Luftkraftstoffverhältnis des Abgases ist, das von der Brennkammer nach der Verbrennung des Luftkraftstoffgemisches abgegeben wird, das dem Verbrennungsmotor in der Vergangenheit zugeführt wurde, und dann den Luftkraftstoffverhältnissensor durch den Abgasdurchgang erreicht. Daher bringt die Rückführregelung einen großen Zeitverlust mit sich. Wenn des weiteren die Rückführregelung, die das erfasste Luftkraftstoffverhältnis einsetzt, ausgelegt ist, so dass es sofort bzw. prompt Schwankungen des Luftkraftstoffverhältnisses aufgrund der Schätzungsfehler der vorhergesagten Einlassluftmenge kompensiert, muss die Rückführregelungsverstärkung vergrößert werden. Wenn die Regelungsverstärkung übermäßig groß ist, kann das Luftkraftstoffverhältnis einem Überschwingen oder Regelungsabweichung ausgesetzt sein.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung und ein zugehöriges Verfahren einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die in der Lage sind, Schätzungsfehler der Einlassluftmenge sofort zu kompensieren, während gleichzeitig die Verwendung von den Vorteilen der Rückführregelung gemacht wird, so dass das Luftkraftstoffverhältnis eines dem Verbrennungsmotor zugeführten Luftkraftstoffgemisches stabil dem Sollluftkraftstoffverhältnis angeglichen werden kann.

Um die vorstehend genannte und/oder andere Aufgaben zu lösen, hat die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung gemäß einem ersten Gesichtpunkt der Erfindung eine Berechnungseinrichtung B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge (der vorhergesagten sich im Zylinder befindenden Einlassluftmenge), eine Basiskraftstoffmengenberechnungseinrichtung B3, eine Berechnungseinrichtung B4 der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge (der tatsächlichen sich im Zylinder befindenden Einlassluftmenge), eine Zielwertkorrekturbetragberechnungseinrichtung (B5-B7), eine Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung A1, eine Luftkraftstofferfassungseinrichtung 69, eine Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung (B8-B11), eine Abschlusskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung A2 und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 39, wie in 2 gezeigt ist. Die Steuerungsvorrichtung spritzt einen Kraftstoff mit der berechneten Abschlusskraftstoffeinspritzmenge in einen bestimmten Zylinder während eines bestimmten Einlasstakts ein.

Die Steuerungsvorrichtung mit den vorstehend angedeuteten Einrichtungen berechnet eine vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge (klfwd) auf der Grundlage einer vorhergesagten Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors und berechnet eine Basiskraftstoffeinspritzmenge (finjb(k)) auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge. Andererseits berechnet die Steuerungsvorrichtung eine tatsächliche Zylindereinlassluftmenge (klcyl(k-1)) aus der tatsächlichen (bestätigten) Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße und berechnet eine Zielwertkraftstoffeinspritzmenge (finjfwd(k)) durch Korrigieren eines Überschusses oder eines Mangels an Kraftstoff aufgrund einer Differenz zwischen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags (finjk(k)). Ebenso berechnet die Steuerungsvorrichtung einen Rückführkorrekturbetrag (finjfb(k)) zum Verringern einer Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luftkraftstoffverhältnis (abyfs), das durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird, und einem Luftkraftstoffverhältnis des Luftkraftstoffgemisches, das durch den Zielwertkraftstoffeinspritzbetrag (finjfwb(k)) ermittelt wird und erhält eine Abschlusskraftstoffeinspritzmenge bzw. eine Endkraftstoffeinspritzmenge (finjfinal(k)) durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags. Im Folgenden wird jede der vorstehend angedeuteten Einrichtungen beschrieben.

Die Berechnungseinrichtung B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge sagt eine Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors vorher, der zu einem Zeitpunkt zu erzielen ist, der dem gegenwärtigen Zeitpunk voraus ist. Beispielsweise ist die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße ein Öffnungswinkel eines Drosselventils eines Verbrennungsmotors oder ähnliches, der zum Vorhersagen oder Schätzen der Einlassluftmenge des Verbrennungsmotors erforderlich ist. Die Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge berechnet dann die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge (klfwd), die eine Menge der Einlassluft ist, die in den bestimmten Zylinder des Verbrennungsmotors während des bestimmten Einlasstakts eingesaugt wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße zu einem Zeitpunkt vor der Beendigung des bestimmten Einlasstakts des bestimmten Zylinders. Diese Einrichtung sagt nämlich vor der Beendigung eines gewissen Einlasstakts eine Menge der Einlassluft, die bei diesem Einlasstakt eingesaugt wird, auf der Grundlage einer zukünftigen Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße voraus.

Die Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung B3 berechnet die Basiskraftstoffeinspritzmenge (finjb(k)) zum Erzielen eines Sollluftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die so berechnet wird, und des Sollluftkraftstoffverhältnisses. Beispielsweise wird die Basiskraftstoffeinspritzmenge (finjb(k)) durch Teilen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge (klwd) durch das Sollluftkraftstoffverhältnis (abyfref) berechnet.

Die Berechnungseinrichtung B4 der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge berechnet die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge (klcyl(k-1)), die eine Menge der Einlassluft ist, die in den bestimmten Zylinder während eines Einlasstakts einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders eingesaugt wird. Insbesondere zu dem Zeitpunkt, nach dem die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße, die bei der Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge zum Berechnen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge verwendet wird, mit Bezug auf den Einlasstakt einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt bestätigt ist, berechnet die Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Einlassluftmenge die Menge der Einlassluft, die in den bestimmten Zylinder während des Einlasstakts um einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt eingesaugt ist, als die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge (klcyl(k-1)), auf der Grundlage der so bestätigten tatsächlichen Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße. Somit wird die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge (klcyl(k-1)) auf der Grundlage der bestätigten Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße berechnet (die keinen Vorhersage-/Schätzungsfehler aufweist), wobei dadurch eine genaue Zylindereinlassluftmenge vorgesehen wird.

Die Zielwertkorrekturbetragberechnungseinrichtung (B5-B7) berechnet den Zielwertkorrekturbetrag (finjk(k)) auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt. Der Zielwertkorrekturbetrag wird so ermittelt, dass er einen Überschuss oder einen Mangel der Basiskraftstoffeinspritzmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, kompensiert, wobei dieser Überschuss oder der Mangel eine Differenz zwischen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt verursacht wird, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt und der tatsächlichen Einlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt.

Die Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung A1 berechnet die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge (finjfwd(k)) durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge (finjb(k)) für den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders durch Verwenden des Zielwertkorrekturbetrags (finjk(k)).

Die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung 69 erfasst das Luftkraftstoffverhältnis (abyfs) des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird. Die Zielwertkorrekturbetragsberechnungseinrichtung (B8-B11) berechnet den Zielwertkorrekturbetrag (finjfb(k)) zum Verringern einer Abweichung zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis (abyfs), das durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird, und dem Luftkraftstoffverhältnis (klcyl(k-N)/fc(k-N)) eines Luftkraftstoffgemisches entsprechend dem Abgas, dessen Luftkraftstoffverhältnis durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird.

Das Luftkraftstoffverhältnis des Luftkraftstoffgemisches wird auf der Grundlage der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge (finjfwd) ermittelt, das durch die Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung mit Bezug auf einen vergangenen Einlasstakt des bestimmten Zylinders berechnet wird, während dem das Luftkraftstoffverhältnis in den Zylinder eingeführt wurde. Die Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung berechnet den Rückführkorrekturbetrag auf der Grundlage des Luftkraftstoffverhältnisses des vorstehend beschriebenen Luftkraftstoffgemisches und dem erfassten Luftkraftstoffverhältnisses.

Die Berechnungseinrichtung A2 der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge berechnet die abschließende Kraftstoffeinspritzmenge (finjfinal(k)) durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge (finjfwd(k)), die mit Bezug auf den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders berechnet wird, durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags (finjfb(k)). Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 39 spritzt einen Kraftstoff mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in den bestimmten Zylinder während des bestimmten Einlasstakts ein.

Auf die vorstehend beschriebene Weise wird ein Überschuss oder ein Mangel der Basiskraftstoffeinspritzmenge aufgrund eines Vorhersage-/Schätzungsfehlers der Einlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, sofort durch den Zielwertkorrekturbetrag kompensiert, der den Vorhersage-/Schätzungsfehler wiedergibt, so dass die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge für den kommenden und die nachfolgenden Einlasstakte verwendet werden kann. Anders gesagt kompensiert das Zielwertsystem, das die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge berechnet, eine Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge, die von einer Vorhersage/einer Schätzung der Zylindereinlassluftmenge abhängt, aus einem geeigneten Wert davon, ohne von dem Luftkraftstoffverhältnis abhängig zu sein, das durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird.

Ebenso wird der Rückführkorrekturbetrag zum sicheren Kompensieren einer Stationärzustandsabweichung des Luftkraftstoffverhältnisses von dem Sollluftkraftstoffverhältnis aufgrund von beispielsweise Änderungen der Eigenschaften des Kraftstoffs und Abweichungen der Leistungsfähigkeit der Einspritzvorrichtungen verwendet. Anders gesagt kompensiert das Rückführsystem, das den Rückführkorrekturbetrag vorsieht, einen Stationärzustandsüberschuss oder einen Stationärzustandsmangel der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch verwenden des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses. Wenn somit der Verbrennungsmotor sich in einem Übergangsbetriebszustand befindet, braucht insbesondere die Rückführregelung, die auf der Grundlage des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses durchgeführt wird, nicht Übergangsschwankungen des Luftkraftstoffverhältnisses aufgrund von Vorhersage-/ Schätzungsfehlern der Zylindereinlassluftmenge kompensieren. Daher kann die Verstärkung der Rückführregelung klein festgelegt werden, was eine stabile Luftkraftstoffverhältnisregelung ergibt. Des weiteren sind das Zielwertsystem und das Rückführsystem der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung geeignet, Überschüsse und Mängel der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund verschiedener Faktoren zu kompensieren, und daher stören bzw. beeinflussen die Steuerungen bzw. Regelungen dieser Systeme sich nicht gegenseitig und sind frei von einer Instabilität aufgrund von anderen möglichen Störungen. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung vorgesehen, die eine Berechnungseinrichtung B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, eine Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung B3, eine Zielwertkraftstoffmengeneinspritzberechnungseinrichtung A1, eine Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung B6, eine Berechnungseinrichtung B4 der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, eine Zielwertsollzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung B5, eine Zielwertkorrekturbetragberechnungseinrichtung B7, eine Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung 69, eine Berechnungseinrichtung B8 der mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge, eine Zielwertkorrekturbetragberechnungseinrichtung B11, eine Berechnungseinrichtung A2 der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 39 aufweist. Die Steuerungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, spritzt einen Kraftstoff mit de berechneten abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in einen bestimmten Zylinder für einen bestimmten Einlasstakt ein.

Die Steuerungsvorrichtung mit den vorstehend angedeuteten Einrichtungen berechnet eine vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge (klfwd) auf der Grundlage einer vorhergesagten Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, berechnet eine Basiskraftstoffeinspritzmenge (finjb(k)) auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge und berechnet eine Zielwertkraftstoffeinspritzmenge (finjfwd(k)) durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags (finjk(k)). Die Steuerungsvorrichtung berechnet ebenso als eine berechnete Zylinderkraftstoffmenge fc(k-1) eine Menge des Kraftstoffs, der in den bestimmten Zylinder unter der Annahme einzuführen ist, dass der Kraftstoff, der die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge hat, für den Einlasstakt eingespritzt wurde, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt. Die Steuerungsvorrichtung berechnet des weiteren eine tatsächliche Zylindereinlassluftmenge (klcyl(k-1)) für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Takt liegt, aus der tatsächlichen (bestätigten) Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße und berechnet eine Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge (fcref(k-1)), die eine Menge des Kraftstoffs ist, der tatsächlich in den bestimmten Zylinder zugeführt werden sollte, beispielsweise durch Teilen der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge durch das Sollluftkraftstoffverhältnis (abyfref). Dann berechnet die Steuerungsvorrichtung den Zielwertkorrekturbetrag (finjk(k)) auf der Grundlage der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge.

Andererseits erfasst die Steuerungsvorrichtung das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases und berechnet eine mit einem Sensor erfasste Zylinderkraftstoffmenge (fcsns(k-N)) auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge (klcyl(k-N)), die erhalten wird, wenn ein Luftkraftstoffgemisch, das im Zusammenhang mit dem erfassten Luftkraftstoffverhältnis steht, in den Zylinder eingeführt wurde (nämlich die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge für einen Einlasstakt, der um vorbestimmte Zyklen vor dem bestimmten Einlastakt liegt), und das erfasste Luftkraftstoffverhältnis (abyfs). Die Steuerungsvorrichtung berechnet dann einen Rückführkorrekturbetrag (finjfb(k)) zum Verringern einer Abweichung zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge (fc(k-N)), die mit Bezug auf den Einlasstakt berechnet wird, der um eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, und der durch den Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge (fcsns(k-N)). Die Steuerungsvorrichtung erhält dann eine abschließende Kraftstoffeinspritzmenge (finjfinal(k)) durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags.

Bei der wie vorstehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung wird ebenso ein Überschuss oder ein Mangel der Basiskraftstoffeinspritzmenge aufgrund eines Vorhersage/Schätzungsfehlers der Einlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, sofort durch den Zielwertkorrekturbetrag kompensiert, der den Vorhersage-/Schätzungsfehler wiedergibt, so dass die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge für die kommenden und nachfolgenden Einlasstakte verwendet werden kann.

Anders gesagt kompensiert das Zielwertsystem, das die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge berechnet, eine Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge, die von einer Vorhersage/Schätzung der Zylindereinlassluft, einem geeigneten Wert von diesen, abhängt, ohne von dem durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfassten Luftkraftstoffverhältnis abhängig zu sein.

Ebenso wird der Rückführkorrekturbetrag auf der Grundlage einer Differenz zwischen der mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge als eine Menge desjenigen Kraftstoffs ermittelt, der tatsächlich den bestimmten Zylinder für den Einlasstakt, der um eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, zugeführt wird, und der berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die tatsächlich für den Einlasstakt, der um die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, zugeführt werden sollte. Der so ermittelte Rückführkorrekturbetrag wird zum sicheren Kompensieren einer Stationärzustandsabweichung des Luftkraftstoffverhältnisses von dem Sollluftkraftstoffverhältnis aufgrund von beispielsweise Änderungen der Eigenschaften des Kraftstoffs und von Abweichungen der Leistungsfähigkeit der Einspritzvorrichtungen verwendet. Anders gesagt kompensiert das Rückführsystem, das den Rückführkorrekturbetrag vorsieht, einen Stationärzustandsüberschuss oder einen Stationärzustandsmangel der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses.

Wenn demgemäß sich der Verbrennungsmotor in einem Übergangsbetriebszustand befindet, braucht insbesondere die Rückführregelung, die auf der Grundlage des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses durchgeführt wird, nicht Übergangsschwankungen des Luftkraftstoffverhältnisses aufgrund von Vorhersage-/Schätzungsfehlern der Einlassluftmenge zu kompensieren. Daher kann die Verstärkung der Rückführregelung klein festgelegt werden, was eine stabile Luftkraftstoffverhältnissteuerung ergibt. Des weiteren sind das Zielwertsystem und das Rückführsystem der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung geeignet, Überschüsse oder Mängel der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund von verschiedenen Faktoren geeignet und stören die Steuerungen dieser Systeme sich daher nicht gegenseitig und sind frei von einer Instabilität aufgrund einer anderenfalls möglichen Störung.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung vorgesehen, die eine Berechnungseinrichtung B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, eine Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung B3, eine Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung A1, eine Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung B6, eine Berechnungseinrichtung B4 der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, eine Zielwertsollzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung B5, eine Zielwertkorrekturbetragberechnungseinrichtung B7, eine Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung 69, eine Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung B11, eine Berechnungseinrichtung A2 der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 39 aufweist. Die Steuerungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, spritzt Kraftstoff mit der berechneten abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in einen bestimmten Zylinder für einen bestimmten Einlasstakt ein.

Die Steuerungsvorrichtung berechnet verschiedene Mengen außer einem Rückführkorrekturbetrag in ähnlicher Weise wie die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung. Somit wird die Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung der Steuerungsvorrichtung beschrieben. Die Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung berechnet einen Rückführkorrekturbetrag finjfb(k) zum Verringern einer Abweichung zwischen einem berechneten Luftkraftstoffverhältnis (=klcyl(k-N)/fc(k-N)) und dem Luftkraftstoffverhältnis (abyfs), das durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird, auf der Grundlage des berechneten Luftkraftstoffverhältnisses und des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses. Das berechnete Luftkraftstoffverhältnis wird auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge (klcyl(k-N)), die erhalten wird, wenn ein Luftkraftstoffgemisch, das in Zusammenhang mit dem Luftkraftstoffverhältnis steht, das durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung 69 steht, in den Zylinder eingeführt wurde (nämlich die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge für einen Einlasstakt, der eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt), und einer berechneten Zylinderkraftstoffmenge fc(k-N) ermittelt, die durch die Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung berechnet wird, mit Bezug auf den Einlasstakt, der die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt. Die Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung berechnet den Rückführkorrekturbetrag, so dass das Luftkraftstoffverhältnis, das durch das Zielwertsystem berechnet wird, und das erfasste Luftkraftstoffverhältnis einander gleich werden.

Bei der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung gemäß dem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Überschuss oder ein Mangel der Basiskraftstoffeinspritzmenge aufgrund eines Vorhersage-/ Schätzungsfehlers der Einlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, schnell bzw. sofort durch den Zielwertkorrekturbetrag kompensiert, so dass die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge für den kommenden und die nachfolgenden Einlasstakte verwendet werden kann. Ebenso wird der Rückführkorrekturbetrag zum Kompensieren einer Stationärzustandsabweichung des Luftkraftstoffverhältnisses von dem Sollluftkraftstoffverhältnis aufgrund von beispielsweise Änderungen der Eigenschaften des Kraftstoffs und Abweichungen der Leistungsfähigkeit der Einspritzvorrichtungen verwendet.

Wenn demgemäß der Verbrennungsmotor sich in einem Übergangsbetriebszustand befindet, braucht insbesondere die Rückführregelung, die auf der Grundlage des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses durchgeführt wird, nicht Übergangsschwankungen des Luftkraftstoffverhältnisses aufgrund von Vorhersage-/Schätzungsfehlern der Zylindereinlassluftmenge zu kompensieren. Daher kann die Verstärkung der Rückführregelung klein festgelegt werden, was eine stabile Luftkraftstoffverhältnissteuerung ergibt. Des weiteren sind das Zielwertsystem und das Rückführsystem der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung geeignet, Überschüsse oder Mängel der Kraftstoffeinspritzmengen aufgrund von verschiedenen Faktoren zu kompensieren, und daher stören sich die Steuerungen dieser Systeme nicht gegenseitig und sind frei von einer Instabilität aufgrund von einer anderenfalls möglichen Störung.

Bei den vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtungen ist die Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung vorzugsweise angeordnet, um die berechnete Zylinderkraftstoffmenge durch Verwenden eines Zielwertmodells eines Kraftstoffverhaltensmodells zu berechnen, das das Verhalten des Kraftstoffs darstellt, der an einem Element abgelagert ist, das einen Einlassdurchgang des Verbrennungsmotors bildet. Ebenso ist die Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung vorzugsweise angeordnet, dass sie die Basiskraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden eines inversen Modells eines Kraftstoffverhaltensmodells berechnet, das das Verhalten des Kraftstoffs darstellt, der an einem Element abgelagert ist, das den Einlassdurchgang des Verbrennungsmotors bildet.

Mit den vorstehend genannten Anordnungen wird die Menge des Kraftstoffs, der an einem Element oder Elementen abgelagert ist, das den Einlassdurchgang bildet oder definiert, berücksichtigt und wird daher die abschließende Kraftstoffeinspritzmenge mit einer weitergehend verbesserten Genauigkeit berechnet, wobei es somit ermöglicht wird, das Luftkraftstoffverhältnis des Verbrennungsmotors näher an das Sollluftkraftstoffverhältnis zu bringen oder diesem im wesentlichen anzugleichen.

Die vorstehend genannte und/oder weitergehende Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennbarer, in denen ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente darzustellen.

1 ist eine Ansicht, die schematisch ein System zeigt, bei dem eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf einen Mehrzylinderverbrennungsmotor der fremdgezündeten Bauart angewendet wird;
2 ist ein Blockdiagramm, das jeweilige Funktionen zeigt, die durch eine elektronische Steuerungseinheit, die in 1 gezeigt ist, zum Ermitteln einer Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt werden.
3 ist eine Ansicht, die eine Tabelle zeigt, die die Beziehung zwischen einem Betrag der Betätigung eines Beschleunigerpedals und einer vorläufigen Solldrosselöffnung zeigt, wobei von einer in 1 gezeigten CPU Bezug auf diese Tabelle genommen ist;
4 ist ein Zeitablauf, der Änderungen der vorläufigen Solldrosselöffnung, der Solldrosselöffnung und der vorhergesagten Drosselöffnung zeigt;
5 ist eine Grafik, die eine Funktion andeutet, die für eine Berechnung der vorhergesagten Drosselöffnung verwendet wird;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm zeigt, das durch die in 1 gezeigte CPU zum Berechnen der Solldrosselöffnung und der vorhergesagten Drosselöffnung ausgeführt wird;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm zeigt, das durch die in 1 gezeigte CPU zum Berechnen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge ausgeführt wird; und
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm zeigt, das durch die in 1 gezeigte CPU zum Berechnen einer abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt wird.
Eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine als ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt schematisch die Konstruktion eines Systems, bei dem die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung des beispielhaften Ausführungsbeispiel auf einen Mehrzylinderverbrennungsmotor (Vierzylinderverbrennungsmotor) 10 der fremdgezündeten Bauart angewendet wird. Während 1 einen der vier Zylinder und Bauteile oder Elemente zeigt, die mit dem Zylinder verknüpft sind, haben die anderen Zylinder im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der dargestellte Zylinder.
Der Verbrennungsmotor 10 weist einen Zylinderblockabschnitt 20 mit einem Zylinderblock, ein Zylinderblockuntergehäuse, eine Ölwanne und andere Bauteile, einen Zylinderkopfabschnitt 30, der an der Oberseite des Zylinderblockabschnitts 20 befestigt ist, ein Einlasssystem 40 zum Zuführen eines Gemischs von Luft und Benzin zu dem Zylinderblockabschnitt 20 und ein Abgassystem 50 zum Ausstoßen eines Abgases aus dem Zylinderblockabschnitt 20 nach außen von dem Verbrennungsmotor 10 auf.
Der Zylinderblockabschnitt 20 weist einen Zylinder 21, einen Kolben 22, einen Verbindungsstab 23 und eine Kurbelwelle 24 auf. Der Kolben 22 bewegt sich nach oben und nach unten innerhalb des Zylinders 21 und die Hin- und Herbewegung des Kolbens 22 wird auf die Kurbelwelle 24 über den Verbindungsstab 23 so übertragen, dass die Kurbelwelle 24 gedreht wird. Kopfabschnitte des Zylinders 21 und des Kolbens 22 wirken mit dem Zylinderkopfabschnitt 30 zusammen, so dass eine Brennkammer 25 ausgebildet wird.
Der Zylinderkopfabschnitt 30 hat einen Einlassanschluss 31, der mit der Brennkammer 25 in Verbindung steht, ein Einlassventil 32 zum Öffnen und Schließen des Einlassanschlusses 31, eine Einlassnockenwelle zum Antreiben des Einlassventils 32, eine Vorrichtung 33 zur variablen Einlasszeitabstimmung zum stufenlosen Ändern des Phasenwinkels der Einlassnockenwelle und ein Betätigungsglied 33a der Vorrichtung 33 zur variablen Einlasszeitabstimmung. Der Zylinderkopfabschnitt 30 hat ebenso einen Auslassanschluss 34, der mit der Brennkammer 25 in Verbindung steht, ein Auslassventil 35 zum Öffnen und Schließen des Auslassanschlusses 34 und eine Auslassnockenwelle 36 zum Antreiben des Auslassventils 35. Der Zylinderkopfabschnitt 30 hat des weiteren eine Zündkerze 37, eine Zündeinrichtung 38 mit einer Zündspule zum Erzeugen einer Hochspannung, die auf die Zündkerze 37 aufzubringen ist und eine Einspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzeinrichtung) 39 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Einlassanschluss 31.
Das Einlasssystem 40 hat ein Einlassrohr 41, das mit dem Einlassanschluss 31 in Verbindung steht und einen Einlasskrümmer aufweist, und einen Luftfilter 42, der an einem Endabschnitt des Einlassrohrs 41 vorgesehen ist. Das Einlassrohr 41 mit dem Einlasskrümmer wirkt mit dem Einlassanschluss 31 zusammen, so dass ein Einlassdurchgang ausgebildet wird. Das Einlasssystem 40 hat des weiteren ein Drosselventil 43, das in dem Drosselrohr 41 zum variieren der Querschnittsfläche der Öffnung eines gemeinsamen Einlassdurchgangs (als ein Teil des vorstehend genannten Einlassdurchgangs), der zu den vier Zylindern führt, ein Drosselventilbetätigungsglied 43a zum Antreiben des Drosselventils 43, ein Wirbelsteuerungsventil bzw. ein Drallsteuerungsventil (das im folgenden "SCV" genannt wird) und ein SCV-Betätigungsglied 44a.
Wenn das Drosselventilbetätigungsglied 43a, das hauptsächlich aus einem DC-Motor besteht, ein Signal aufnimmt, das eine Solldrosselöffnung TAt anzeigt, die durch eine elektronische Steuerungseinheit 70 (die nachstehend beschrieben wird) gemäß einer elektronisch gesteuerten Drosselventillogik ermittelt wird, treibt das Betätigungsglied 43a das Drosselventil 43 so an, dass eine tatsächliche Drosselöffnung TA der Solldrosselöffnung TAt angeglichen wird.
Das SCV 44 ist drehbar durch das Einlassrohr 41 an einer Position stromabwärts von dem Drosselventil 43 und stromaufwärts von der Einspritzvorrichtung 39 gestützt. Wenn das SCV-Betätigungsglied 44a, das hauptsächlich aus einem DC-Motor besteht, ein Antriebssignal von der elektronischen Steuerungseinheit 70 aufnimmt, treibt das Betätigungsglied 44a das SCV 44 an oder dreht dieses, sodass die Drallwirkung bzw. die Wirbelwirkung der Luft, die in die Brennkammer 25 einzusaugen ist, erzeugt wird. In der vorliegenden Beschreibung werden das Einlassrohr 41 mit dem Einlasskrümmer, der Einlassanschluss 31, das Einlassventil 32, das SCV 44 und so weiter als "Elemente, die den Einlassdurchgang ausbilden" oder "Einlassdurchgangsausbildungselemente" bezeichnet.
Das Abgassystem 50 hat einen Abgaskrümmer 51, der mit dem Abgasanschluss 34 in Verbindung steht, ein Abgasrohr 52, das mit dem Abgaskrümmer 51 verbunden ist, und einen katalytischen Wandler (Drei-Wege-Katalysatorvorrichtung) 53, der an dem Abgasrohr 52 montiert ist.
Außerdem hat das System von 1 ein Heizdrahtluftdurchflussgerät 61, einen Einlasslufttemperatursensor 62, einen Atmosphärendrucksensor (insbesondere einen Sensor zum Messen eines Drucks stromaufwärts von dem Drosselventil) 63, einen Drosselpositionssensor 64 und einen SCV-Winkelsensor 65. Das System hat des weiteren einen Nockenpositionssensor 66, einen Kurbelpositionssensor 67, einen Wassertemperatursensor 68, einen Luftkraftstoffverhältnissensor 69 und einen Beschleunigerpositionssensor 81, der (teilweise) eine Beschleunigerbetätigungsbetragerfassungseinrichtung bildet.
Das Luftdurchflussmessgerät 61 misst die Massendurchflussrate der Luft, die in den Verbrennungsmotor 10 eintritt, und gibt ein Signal ab, das die Massendurchflussrate Ga anzeigt. Die Einlasslufttemperatur 62, die bei dem Luftdurchflussmessgerät 61 vorgesehen ist, misst die Temperatur der Einlassluft (Einlasslufttemperatur), und gibt ein Signal ab, das die Einlasslufttemperatur THA anzeigt. Der Atmosphärendrucksensor 63 misst den Druck stromaufwärts von dem Drosselventil 43 (insbesondere den Atmosphärendruck) und gibt ein Signal ab, das den Druck Pa anzeigt, der stromaufwärts von dem Drosselventil 43 gemessen wird. Der Drosselpositionssensor 64 misst den Öffnungswinkel des Drosselventils 43 und gibt ein Signal ab, das die Drosselöffnung TA anzeigt. Der SCV-Winkelsensor 65 misst den Öffnungswinkel des SCV 44 und gibt ein Signal ab, das den SCV-Öffnungswinkel θiv anzeigt.
Der Nockenpositionssensor 66 erzeugt ein Signal (G2-signal), das jedes Mal dann einen Impuls aufweist, wenn sich die Einlassnockenwelle um 90° dreht (nämlich jedes Mal dann, wenn sich die Kurbelwelle 24 um 180° dreht). Der Kurbelpositionssensor 67 gibt ein Signal ab, das einen engen Impuls jedes Mal dann aufweist, wenn sich die Kurbelwelle 24 um 10° dreht, und das einen breiten Impuls jedes Mal dann hat, wenn sich die Kurbelwelle 24 um 360° dreht. Dieses Signal stellt die Verbrennungsmotordrehzahl NE dar. Der Wassertemperatursensor 68 misst die Temperatur eines Kühlmittels des Verbrennungsmotors 10 und gibt ein Signal ab, das die Kühlmitteltemperatur THW anzeigt. Der Luftkraftstoffverhältnissensor 69 ist ein Luftkraftstoffverhältnissensor der Grenzstrombauart, der die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erfasst, das in den katalytischen Wandler 53 einströmt, und ist geeignet, ein Spannungssignal vabyfs abzugeben, das das Luftkraftstoffverhältnis abyfs anzeigt. Der Beschleunigerpositionssensor 81 misst einen Betrag einer Betätigung (oder einer Niederdrückung) eines Beschleunigerpedals 82, das durch den Fahrer betätigt wird, und gibt ein Signal ab, das den Betätigungsbetrag Accp des Beschleunigerpedals 82 anzeigt.
Die elektronische Steuerungseinheit 70 ist ein Mikrocomputer, der hauptsächlich aus einer CPU 71, einem ROM 72, einem RAM 73, einem backup-RAM 74, einer Schnittstelle 75 und anderen Bauteilen besteht, die miteinander durch einen Bus verbunden sind. Der ROM 72 speichert im voraus Programme, die durch die CPU 71 auszuführen sind, Tabellen (beispielsweise Einlesetabellen und Abbildungen), Konstanten und dergleichen, und der RAM 73 gestattet es der CPU 71, zeitweilig Daten bedarfsgemäß zu speichern. Der backup-RAM 74 speichert Daten, während die Leistungszufuhr sich in dem EIN-Zustand befindet, und hält die gespeicherten Daten auch dann, wenn die Leistungszufuhr sich in dem AUS-Zustand befindet. Die Schnittstelle 75, die AD-Wandler aufweist, ist mit den Sensoren 61 bis 69 und 81 verbunden. Im Betrieb führt die Schnittstelle 75 Signale von den Sensoren 61-69, 81 der CPU 71 zu und sendet Antriebssignale zu dem Betätigungsglied 33a der Vorrichtung 33 zur variablen Einlasszeitabstimmung, der Zündeinrichtung 38, der Einspritzvorrichtung 39, dem Drosselventilbetätigungsglied 43a und dem SCV-Betätigungsglied 44a gemäß den Anweisungen, die von der CPU 71 aufgenommen werden.
Unter Bezugnahme auf 2 ermittelt ein Verfahren, bei dem die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung aufgebaut ist, wie es vorstehend beschrieben ist, die Menge (abschließende Kraftstoffeinspritzmenge) des Kraftstoffs, der in einen Kraftstoffeinspritzungszylinder einzuspritzen ist (insbesondere einen Zylinder, in den Kraftstoff in dem nächsten Verbrennungsmotorzyklus einzuspritzen ist). Wie nachstehend beschrieben wird, wird die Funktion von jedem Block B1, B2,..., A1 und A2 durch die CPU 71 erzielt, wenn diese ein gewisses Programm (Steuerungsroutine) ausführt. In der folgenden Beschreibung bedeuten die Variablen, die durch ein (k) begleitet sind, dass die Variablen mit dem kommenden Einlasstakt (insbesondere dem Einlasstakt, der als nächstes kommt, der dem gegenwärtigen Auslasstakt folgt) des Kraftstoffeinspritzungszylinders (der ebenso der "bestimmte Zylinder" genannt wird) verknüpft sind. In ähnlicher Weise bedeuten die Variablen, die durch ein (k-1) begleitet sind, dass die Variablen mit dem letzten Einlasstakt, insbesondere dem Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem kommenden Einlasstakt des Kraftstoffeinspritzungszylinders liegt, verknüpft sind und bedeuten die Variablen, die durch ein (k-N) begleitet sind, dass die Variablen mit dem Einlasstakt verknüpft sind, der N Zyklen vor dem kommenden Einlasstakt des Kraftstoffeinspritzungszylinders liegt.
Verfahren zum Ermitteln der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) Die abschließende Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) wird durch Korrigieren einer Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags finjk(k) zum Vorsehen einer Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) und durch weitergehendes Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) durch Verwenden eines Rückführkorrekturbetrags finjfb(k) erhalten, wie in dem Ausdruck (1) nachstehend angedeutet ist.
In der folgenden Beschreibung werden Verfahren zum Berechnen der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) des Zielwertkorrekturbetrags finjk(k) und des Rückführkorrekturbetrags finjfb(k) in dieser Reihenfolge erklärt. finjfinal(k) = finjb(k) + finjk(k) + finjfb(k) = finjfwd(k) + finjfb(k) ... (1)
(1) Berechnung der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k)
die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung soll eine geeignete Menge eines Kraftstoffs zu einem Zylinder, der sich gegenwärtig bei einem Einlasstakt oder einem Auslasstakt unmittelbar vor einem Einlasstakt (wobei der Zylinder "Kraftstoffeinspritzungszylinder" oder "bestimmter Zylinder" genannt wird) befindet, zu einem gewissen Zeitpunkt vor einem Zeitpunkt, wenn das Einlassventil 32 des in Rede stehenden Zylinders sich von einem offenen Zustand in dem Einlasstakt zu dem geschlossenen Zustand verschiebt. Dieser Zeitpunkt kann eine "Einlassventilschließzeit" oder "die Zeit der Beendigung des Einlasstakts" genannt werden.
Daher verursacht die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung, die in 2 gezeigt ist, dass eine Berechnungseinheit B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge eine Menge von Einlassluft, die in dem Kraftstoffeinspritzungszylinder zum Zeitpunkt der Beendigung des Einlasstakts vorhanden sein würde, falls eine vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd (=klfwd(k)) zu einem Zeitpunkt vor der Zeit der Beendigung des Einlasstakts des Kraftstoffeinspritzungszylinders, und spritzt Kraftstoff, dessen Menge auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluft ermittelt wird, in den gleichen Zylinder zu einem Zeitpunkt vor der Schließzeit des Einlassventils 32 des Zylinders ein.
Genauer gesagt setzt die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zeit der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung als 45°-Kurbelwinkel vor dem einlassseitigen oberen Totpunkt (der durch "BTDC 75° CA" bezeichnet wird und eine ähnliche Bezeichnung auf die anderen Kurbelwinkel angewendet wird) des Kraftstoffeinspritzungszylinders. Daher beginnt die Berechnungseinheit B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge die Berechnung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge klfwd des Kraftstoffeinspritzungszylinders bei BTDC 90° CA zu dem Zeitpunkt vor BTDC 75° CA im Hinblick auf die Zeit, die für die Einspritzung erforderlich ist (Öffnungsdauer der Einspritzvorrichtung 39), die Berechnungszeit der CPU und so weiter.
Die Berechnungseinheit B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge sagt vorher oder schätzt einen zukünftigen Wert (einen Wert, der im voraus von dem gegenwärtigen Zeitpunkt zu erhalten ist) der Drosselöffnung als eine Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, die zum Vorhersagen von zumindest der Zylindereinlassluftmenge verwendet wird. Die vorhergesagte/geschätzte Drosselöffnung wird im folgenden als "vorhergesagte (oder geschätzte) Drosselöffnung TAest" genannt. Die Berechnungseinheit B1 der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge berechnet dann die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd auf der Grundlage einer Einlassluftmengenabbildung (Wertetabelle) der vorhergesagten Drosselöffnung TAest, der Verbrennungsmotordrehzahl NE, die zu dem Zeitpunkt der Berechnung gemessen wird und der Ventilzeitabstimmung VT, die zu dem Zeitpunkt der Berechnung gemessen wird. Die Einlassluftmengenabbildung definiert die Beziehung zwischen der Drosselöffnung, der Verbrennungsmotordrehzahl, der Ventilzeitabstimmung (Einlassventilzeitabstimmung), die den Kurbelwinkel zu dem Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils angibt, und der Zylindereinlassluftmenge.
Andererseits verursacht die Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels, dass eine Sollluftkraftstoffverhältnissetzeinheit B2 ein Sollluftkraftstoffverhältnis abyfref gemäß den Verbrennungsmotorbetriebszustandsgrößen, wie zum Beispiel den Beschleunigerbetätigungsbetrag Accp und der Kühlmitteltemperatur THW, setzt. Das Sollluftkraftstoffverhältnis wird auf das stöchiometrische Luftkraftstoffverhältnis abyfstoich in einen normalen Betriebszustand gesetzt. In der folgenden Beschreibung wird daher angenommen, dass das Sollluftkraftstoffverhältnis immer dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis abyfstoich gleich ist.
Nachfolgend verursacht die Steuerungsvorrichtung, dass eine Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit B3, die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) auf der Grundlage einer versuchsweisen Sollzylinderluftkraftstoffmenge tfcref (=klfwd/abyfref) berechnet, die durch Teilen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge klfwd durch das Sollluftkraftstoffverhältnis abyfref erhalten wird. Der Wert tfcref ist eine Menge des Kraftstoffs, der erwartungsgemäß zum Erzielen des Sollluftkraftstoffverhältnisses abyfref in dem kommenden Einlasstakt des Kraftstoffeinspritzungszylinders (des bestimmten Zylinders) benötigt wird. Dieser Wert tfcref wird "versuchsweise" Sollzylinderkraftstoffmenge bezeichnet, da die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd einen Vorhersage- oder Schätzungsfehler mit sich bringt. Ein Überschuss oder ein Mangel der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) aufgrund des Vorhersage-/Schätzungsfehlers wird durch einen Zielwertkorrekturbetrag finjk(k) kompensiert, wie später beschrieben wird.
An dieser Stelle wird die Funktion der Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit B3 genau beschrieben. Die Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit B3 berechnet die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) unter Berücksichtigung der Einflüsse aufgrund der Kraftstoffablagerung an den Elementen, die den Einlassdurchgang ausbilden (nämlich unter Verwendung eines inversen Modells eines Kraftstoffverhaltensmodells, das das Verhalten des Kraftstoffs, der an den Elementen, die den Einlassdurchgang ausbilden, abgelagert ist, darstellt). Das inverse Modell des Kraftstoffverhaltensmodells wird nachstehend beschrieben.
[Inverses Modell des Kraftstoffverhaltensmodells]
Unter der Annahme, dass Kraftstoff mit einer Einspritzmenge fib(k) zu dem Kraftstoffeinspritzungszylinder für den kommenden Einlasstakt eingespritzt wird, wird die Menge fin des Kraftstoffs, der gegenwärtig in den gleichen Zylinder während des kommenden Einlasstakts eingesaugt wird, gemäß dem nachstehenden Ausdruck (2) berechnet. In dem Ausdruck (2) stellt fwp(k) eine Anschlusskraftstoffablagerungsmenge dar, die eine Menge des Kraftstoffs ist, der an dem Einlassanschluss (oder einem Element, das den Einlassanschluss definiert) des Zylinders abgelagert ist, ist fwv(k) eine Ventilkraftstoffablagerungsmenge, die eine Menge des Kraftstoffs ist, der an dem Einlassventil des Zylinders abgelagert ist, ist Rp eine Kraftstoffablagerungsrate, bei der der Kraftstoff an dem Einlassanschluss abgelagert wird, ist Rv eine Kraftstoffablagerungsrate, bei der der Kraftstoff an dem Einlassventil abgelagert wird, ist Pp eine Rate übrigbleibenden Kraftstoffs, bei der der Kraftstoff an dem Einlassanschluss verbleibt und ist Pv eine Rate übrigbleibenden Kraftstoffs, bei der der Kraftstoff an dem Einlassventil verbleibt. Es ist anzumerken, dass die Ablagerungsraten Rp, Rv und die Raten des übrigbleibenden Kraftstoffs Pp, Pv Funktionen der Zylindereinlassluftmenge, der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Ventilzeitabstimmung VT sind.
fin = (1-Rp-Rv) × fib(k) + (1-Pp) × fwp(k) + (1-Pv) × fwv(k) ... (2)
Zum Einführen einer derartigen Menge des Kraftstoffs, die der versuchsweisen Sollzylinderkraftstoffmenge tfcref gleich ist, in den Kraftstoffeinspritzungszylinder durch Einspritzen von Kraftstoff mit der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k), wird daher die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) gemäß dem nachstehend angedeuteten Ausdruck (3) berechnet, der sich aus dem vorstehenden Ausdruck (2) ergibt, in dem die Kraftstoffmenge fin der versuchsweisen Sollzylinderkraftstoffmenge tfcref gleich gemacht ist und ist die Einspritzmenge fib(k) der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) angeglichen. Der vorstehend genannte Ausdruck (2), in dem die Kraftstoffmenge fin durch die versuchsweise Sollzylinderkraftstoffmenge tfcref ersetzt wird und die Einspritzmenge fib(k) durch die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) ersetzt wird, wird mit Bezug auf die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) aufgelöst, um den nachstehenden Ausdruck (3) vorzusehen. Somit stellt der Ausdruck (3) mathematisch ein inverses Modell des Kraftstoffverhaltens dar und berechnet die Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit B3 die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) gemäß dem Ausdruck (3).
Die Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit B3 setzt die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd als eine Zylindereinlassluftmenge zum Erhalten der Kraftstoffablagerungsraten Rp, Rv und der Raten des übrigbleibenden Kraftstoffs Pp, Pv in dem nachstehenden Ausdruck (3) ein und setzt die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Ventilzeitabstimmung VT zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt (insbesondere dem Zeitpunkt der Berechnung) als die Verbrennungsmotordrehzahl und die Ventilzeitabstimmung ein. Ebenso werden die Anschlusskraftstoffablagerungsmenge fwp(k) und die Ventilkraftstoffablagerungsmenge fwv(k), die in dem nachstehenden Ausdruck (3) verwendet werden, gemäß dem Ausdruck (5) und dem Ausdruck (6) aktualisiert, wie nachstehend beschrieben wird. Auf diesem Weg wird die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) berechnet.
finjb(k)–{tfcref-(1-Pp) × fwp(k)-(1-Pv) × fwv(k)}/(1-Rp-Rv) ... (3)
(2) Berechnung des Zielwertkorrekturbetrags finjk(k) und der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k)
Wie vorstehend beschrieben ist, bringt die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd einen Vorhersage-/ Schätzungsfehler mit sich und bringt daher die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) ebenso einen Fehler mit sich, da die Menge finjb(k) gemäß dem inversen Modell des Kraftstoffverhaltens berechnet wird, dass die Kraftstoffablagerungsraten Rp, Rv und die Raten des übrigbleibenden Kraftstoffs Pp, Pv verwenden, die auf der Grundlage der versuchsweisen Zylinderkraftstoffmenge tfcref (=klfwd/abyfref) und der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge klfwd erhalten werden.
Im Hinblick auf das vorstehend genannte kompensiert die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels den Fehler der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) durch Verwenden einer Zielwertkorrekturmenge finjk(k). Insbesondere unter der Annahme, dass die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k-1) (=finjb(k-1)+finjk(k-1)), die durch Korrigieren der letzten Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k-1) durch Verwenden des letzten Zielwertkorrekturbetrags finjk(k-1) erhalten wird, für den letzten Einlasstakt des Kraftstoffeinspritzungszylinders eingespritzt wird, berechnet die Steuerungsvorrichtung eine Menge des Kraftstoffs, der nach der Berechnung in den Zylinder für den letzten Einlasstakt als eine berechnete Zylinderkraftstoffmenge fc(k-1) auf der Grundlage der letzten Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k-1) und des Zielwertmodells des Kraftstoffverhaltensmodells eingeführt werden soll. Die Steuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels erhält ebenso eine tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl (=klcyl(k-1)) in dem letzten Einlasstakt zu einem Zeitpunkt, wenn der letzte Einlasstakt beendet ist (insbesondere zu einem Zeitpunkt, wenn die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd(k-1) bestätigt ist). Die Steuerungsvorrichtung teilt dann die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl durch das Sollluftkraftstoffverhältnis, um eine Menge des Kraftstoffs zu erhalten (die "Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge" fcref(k-1) (=klcyl/abyfref) genannt wird), die tatsächlich in den Zylinder eingeführt werden sollte, um das Luftkraftstoffverhältnis in dem letzten Einlasstakt dem Sollluftkraftstoffverhältnis abyfef anzugleichen.
Die Steuerungsvorrichtung berechnet dann eine Differenz zwischen der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge fcref(k-1) und der berechneten Zylinderkraftstoffmenge als eine Menge des Kraftstoffs, der nach der Berechnung zu dem Zylinder für den letzten Einlasstakt zuzuführen ist. Die Steuerungsvorrichtung berechnet dann einen Zielwertkorrekturbetrag finjk(k) zum Verringern dieser differenz und berechnet die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) für den kommenden Einlasstakt durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) durch Verwenden des Zielwertkorrekturbetrags finjk(k).
Wenn wie vorstehend beschrieben ist, zu dem Zeitpunkt, bei dem die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwds(k-1) bestätigt ist, nämlich zu dem Zeitpunkt, wenn die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße (zumindest die vorhergesagte Drosselöffnung TAest), die zum Berechnen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge klfwd(k-1) verwendet wird, bestätigt ist, berechnet die Steuerungsvorrichtung die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl (=klcyl(k-1)) des letzten Einlasstakts auf der Grundlage der bestätigten Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße. Die Steuerungsvorrichtung ermittelt dann die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k), um eine Differenz zwischen "der Menge (Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge) des Kraftstoffs, der tatsächlich in den Zylinder eingeführt werden sollte, so dass das Luftkraftstoffverhältnis in dem letzten Einlasstakt mit dem Sollluftkraftstoffverhältnis abyfref übereinstimmt", die auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl und der berechneten Zylinderkraftstoffmenge fc(k-1) berechnet wird. Demgemäß wird ein Überschuss oder ein Mangel der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund eines Schätzungsfehlers der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge klfwd mit Bezug auf einen gewissen Einlasstakt unmittelbar für den nächsten und die nachfolgenden Einlasstakte kompensiert.
An dieser Stelle wird die Funktion von jeder dieser Einheiten zum Berechnen der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) beschrieben. Eine Berechnungseinheit B4 der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung berechnet die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl des letzten Einlasstakts zu einem Zeitpunkt nach der Beendigung des letzten Einlasstakts auf der Grundlage der tatsächlichen Drosselöffnung EAact(k-1), die zu dem Zeitpunkt der Beendigung des letzten Einlasstakts gemessen wurde, der gegenwärtigen Verbrennungsmotordrehzahl NE, der gegenwärtigen Ventilzeitabstimmung VT und der vorstehend beschriebenen Einlassluftmengenabbildung.
Einerseits berechnet die Sollzylinderkraftstoffmengenberechnungseinheit B5 die Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge fcref(k-1) (=klcyl/abyfref) für den letzten Einlasstakt durch Teilen der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl des letzten Einlasstakts durch das Sollluftkraftstoffverhältnis abyfref, das durch die Sollluftkraftstoffverhältnissetzeinheit B2 erhalten wird.
Andererseits berechnet eine Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinheit B6 die berechnete Zylinderkraftstoffmenge fc(k-1) für den letzten Einlasstakt auf der Grundlage der letzten Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k-1) und das Zielwertmodell des Kraftstoffverhaltens, wie nachstehend durch die Ausdrücke (4)-(6) dargestellt ist. In dem Ausdruck (4) ist die Anschlusskraftstoffablagerungsmenge fwp(k-1) eine Menge von Kraftstoff, der an dem Einlassanschluss des Kraftstoffeinspritzungszylinders nach dem zweiten letzten Einlasstakt des Zylinders und unmittelbar vor dem letzen Einlasstakt abgelagert ist, und die Ventilkraftstoffablagerungsmenge fwv(k-1) ist eine Menge von Kraftstoff, der an dem Einlassventil des Kraftstoffeinspritzungszylinders nach dem zweitletzten Einlasstakt und unmittelbar vor dem letzten Einlasstakt abgelagert ist. Die Kraftstoffablagerungsraten Rp, Rv, und die Raten des übrigbleibenden Kraftstoffs Pp, Pv, die in den Ausdrücken (4)-(6) nachstehend verwendet werden, werden auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl des letzten Einlasstakts, der gegenwärtigen Verbrennungsmotordrehzahl NE und der gegenwärtigen Ventilzeitabstimmung VT ermittelt. fc(k-1) = (1-Pp) × fwp (k-1) + (1-Pv) × fwv (k-1) + (1-Rp-Rv) × finjfwd(k-1) ... (4) fwp(k) = Pp × fwp(k-1)+Rp × finjfwd(k-1) ... (5) fwv(k) = Pv × fwv(k-1)+Rv × finjfwd(k-1) ... (6)
Nachfolgend berechnet die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung eine Differenz zwischen der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge fcref(k-1) und der berechneten Zylinderkraftstoffmenge fc(k-1) für den letzten Einlasstakt als eine Zielwertkraftstofffehlermenge (Abweichung) fcerr(k), wie in dem nachstehenden Ausdruck (7) angedeutet ist. Die Steuerungsvorrichtung verursacht dann, dass eine Zielwert-PID-Regelung (Zielwertkorrekturbetragberechnungseinheit) B7 die Zielwertkraftstofffehlermenge fcerr(k) einen PID-Regelungsprozess aussetzt, um einen Zielwertkorrekturbetrag finjk(k) vorzusehen. Der PID-Regelungsprozess des PID-Reglers B7 wird gemäß den folgenden Ausdrücken (8) bis (10) durchgeführt. In diesen Ausdrücken sind Kp, Kd und Ki ein Proportionalfaktor (eine Proportionalverstärkung), ein Differentialfaktor (eine Differentialverstärkung) bzw. ein Integralfaktor (eine Integralverstärkung). Ebenso ist fcerrdiff(k) ein differenzierter Fehlerbetrag und ist fcerrin(k) ein integrierter Fehlerbetrag. fcerr (k) = fcref(k-1)-fc(k-1) ... (7) finjk(k) = Kp × fcerr(k)+Kd × fcerrdiff(k) ... (8) fcerrdiff (k) = fcerr(k)+fcerr(k-1) ... (9) fcerrin(k) = fcerrin(k-1)+fcerr(k) ... (10)
Mit der wie vorstehenden Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) und dem Zielwertkorrekturbetrag finjk(k) berechnet dann eine Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit A1 der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung eine Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) für den kommenden Einlasstakt durch Addieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k) und dem Zielwertkorrekturbetrag finjk(k) (siehe vorstehend gezeigten Ausdruck (1)).
Somit wirken die Blöcke B1 bis B7 und der Block A1 zusammen, um ein Zielwertsystem auszubilden, bei dem ein Überschuss oder ein Mangel der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund eines Vorhersage-/Schätzungsfehlers der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge klfwd kompensiert oder beseitigt wird. Diese Anordnung ermöglicht es, einen Überschuss oder einen Mangel der Kraftstoffeinspritzmenge ohne Verwenden eines Sensors, wie zum Beispiel eines Luftkraftstoffverhältnissensors 69, der in dem Abgassystem vorgesehen ist, zu kompensieren.
Des weiteren wird ein Überschuss oder ein Mangel des Kraftstoffs, der in dem letzten Einlasstakt aufgetreten ist, unmittelbar durch die Kraftstoffeinspritzmenge für den kommenden und die nachfolgenden Takte kompensiert. Auch wenn der Verbrennungsmotor sich in einem Übergangsbetriebszustand befindet, wie zum Beispiel einer plötzlichen Beschleunigung oder Verzögerung, und es wahrscheinlich ist, dass die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd einen Vorhersage/Schätzungsfehler aufweist, können somit die sich ergebenden Schwankungen des Luftkraftstoffverhältnisses eines Luftkraftstoffgemisches, das in den Verbrennungsmotor eingesaugt wird, relativ zu dem Sollluftkraftstoffverhältnis sofort unterdrückt werden, wobei somit eine verbesserte Emissionssteuerungsleistungsfähigkeit und eine verbesserte Fahrbarkeit sichergestellt wird.
(3) Berechnung des Rückführkorrekturbetrags finjfb(k)
Als nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen des Rückführkorrekturbetrags finjfb(k) erklärt. Die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung verursacht, dass eine Berechnungseinheit B8 der durch den Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge eine durch den Sensor erfasste Zylinderkraftstoffmenge fcsns(k-N) (=klcyl(k-N/abyfs) durch Teilen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl(k-N) durch ein erfasstes Luftkraftstoffverhältnis abyfs berechnet, die auf der Grundlage einer Abgabe vabyfs des Luftkraftstoffverhältnissensors 69 erhalten wird. Die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl(k-N), die bei dem Einlasstakt erhalten wurde, der N Zyklen vor dem kommenden Einlasstakt auftrat, wird zu der Berechnungseinheit B8 über eine Verzögerungseinheit B9 übertragen. Der Wert "N" wird in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt, die von der Einführung eines Luftkraftstoffgemischs in den Zylinder erforderlich ist, zu einem Punkt, bei dem der Luftkraftstoffverhältnissensor 69 das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases erfasst, das nach der Verbrennung des Luftkraftstoffgemisches erzeugt wird. Somit stellt die durch den Sensor erfasste Zylinderkraftstoffmenge fcsns(k-N) eine Menge des Kraftstoffs dar, die tatsächlich dem Kraftstoffeinspritzungszylinder für den Einlasstakt N Zyklen (eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen) vor dem kommenden Einlasstakt zugeführt wird.
Dann bezieht die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung die berechnete Zylinderkraftstoffmenge fc(k-N), die, durch die Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinheit B6 mit Bezug auf den Einlasstakt berechnet ist, der N Zyklen vor dem kommenden Einlasstakt liegt, über eine Verzögerungseinheit B10 und berechnet einen Rückführkraftstofffehlerbetrag (Abweichung) fcgosa(k) durch Subtrahieren der durch den Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge fcsns(k-N) von der berechneten Zylinderkraftstoffmenge fc(k-N), wie nachstehend durch den Ausdruck (11) angedeutet ist. Die Steuerungsvorrichtung verursacht dann, dass ein Rückführ-PID-Regler (Rückführkorrekturbetragberechnungseinheit) B11 den Rückführkraftstofffehlerbetrag fcgosa(k) einem PID-Regelungsprozess unterzieht, um einen Rückführkorrekturbetrag finjfb(k) zum Verringern des Rückführkraftstofffehlerbetrags fcgosa(k) vorzusehen. Der PID-Regelungsprozess wird gemäß den folgenden Gleichungen (12) bis (14) durchgeführt. In diesen Ausdrücken sind Gp, Gd und Gi ein Proportionalfaktor, ein Differenzialfaktor bzw. ein Integralfaktor. Ebenso ist fcgosadiff(k) ein differenzierter Fehlerbetrag und ist fcgosain(k) ein integrierter Fehlerbetrag. fcgosa(k) = fc(k-N)-fcsns(k-N) ... (11) finjfb(k) = Gp × fcgosa(k)+Gd × fcgosadiff(k)+Gi × fcgosain(k) ... (12) fcgosadiff(k) = fcgosa(k)-fcgosa(k-1) ... (13) fcgosain(k) = fcgosain(k-1)+fcgosa(k) ... (14)
Nachfolgend verursacht die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung, dass eine Berechnungseinheit A2 der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) für den kommenden Einlasstakt mit dem Rückführkorrekturbetrag finjfb(k) durch Addieren des Rückführkorrekturbetrags finjfb(k) zu der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) berechnet, wobei dadurch eine abschließende Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) vorgesehen wird. Dann wird der Kraftstoff mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge finfinal(k) von der Einspritzvorrichtung 39 in den Kraftstoffeinspritzungszylinder des Verbrennungsmotors 10 eingespritzt.
Somit wirken der Block B8 bis zu dem Block B10, der Block A1 und der Luftkraftstoffverhältnissensor 69 zusammen, um ein Rückführsystem (Feedbacksystem) auszubilden, das funktioniert, um eine Stationärzustandsabweichung des Luftkraftstoffverhältnisses des Luftkraftstoffgemisches von dem Sollluftkraftstoffverhältnis aufgrund von Änderungen der Eigenschaften des Kraftstoffs, Abweichungen der Leistungsfähigkeit der Einspritzvorrichtungen 39, die sich aus Herstellungsfehlern ergeben, und ähnlichem zu verringern. Das Verfahren zum Berechnen der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) wurde vorstehend zusammengefasst.
Als nächstes werden die tatsächlichen Betriebe der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels beschrieben.
Berechnung der vorhergesagten Drosselöffnung TAest
Die CPU 71 liest einen Beschleunigerbetätigungsbetrag Accp auf der Grundlage eines Ausgabewerts des Beschleunigerpositionssensors 81 jedes Mal dann ein, wenn eine Berechnungsdauer ΔTt (beispielsweise 8 msec) abläuft, und erhält eine vorläufige Solldrosselöffnung TAacc des gegenwärtigen Steuerungszyklus auf der Grundlage des eingelesenen Beschleunigerbetätigungsbetrags Accp und der Tabelle von 3, die die Beziehung zwischen dem Beschleunigerbetätigungsbetrag Accp und der Solldrosselöffnung TAacc definiert. Die CPU 71 verzögert dann die vorläufige Solldrosselöffnung TAacc um eine vorbestimmte Verzögerungszeit TD, wie in dem Zeitablauf von 4 gezeigt ist, und setzt die verzögerte vorläufige Solldrosselöffnung TAacc als eine Solldrosselöffnung TAt, die dann zu dem Drosselventilbetätigungsglied 43a abgegeben wird. Während die Verzögerungszeit TD eine feststehende Zeit bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, kann die Verzögerungszeit TD eine variable Zeit sein, die in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotordrehzahl NE variiert. Beispielsweise kann die Verzögerungszeit TD auf eine Zeit T270 gesetzt werden, die erforderlich ist, dass sich der Verbrennungsmotor um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht (beispielsweise ein Kurbelwinkel von 270° CA).
Auch für den Fall, bei dem die Solldrosselöffnung TAt von der CPU 71 zu dem Drosselventilbetätigungsglied 43a erzeugt wird, folgt die tatsächliche Drosselöffnung TA der Solldrosselöffnung TAt mit einer gewissen Verzögerung aufgrund von beispielsweise einer Verzögerung des Drosselventilbetätigungsglieds 43a und der Trägheit des Drosselventils 43. Im Hinblick auf diese Tatsache sagt die CPU 71 eine Drosselöffnung TAest(k+1), die bei einem Ablauf der Verzögerungszeit TD zu bilden ist, gemäß dem folgenden Ausdruck (15) vorher oder schätzt diesen. TAest (k+1) = TAest (k) + ΔTt × f(TA(k), TAest (k)) ... (15)
In dem vorstehend genannten Ausdruck (15) stellt TAest(k+1) eine vorhergesagte Drosselöffnung TAest dar, die neu vorhergesagt oder geschätzt ist bei der gegenwärtigen Berechnungszeitabstimmung, und stellt TAt(k) die Solldrosselöffnung TAt dar, die neu bei der gegenwärtigen Berechnungszeitabstimmung erhalten wird, während TAest(k) die neueste bzw. letzte vorhergesagte Drosselöffnung TAest darstellt, die schon vorhergesagt oder geschätzt ist und bei der gegenwärtige Zeitabstimmung verfügbar ist (nämlich die Drosselöffnung TAest, die bei der letzten Berechnungszeitabstimmung vorhergesagt oder geschätzt wurde).
In dem vorstehend genannten Ausdruck (15) ist f(TAt(k), TAest(k)) eine Funktion, die den größeren Wert annimmt, wenn eine Differenz ΔTA (=TAt(k)-TAest(k)) zwischen TAt(k) und TAest(k) größer wird, nämlich eine Funktion f, deren Ausgang sich monoton mit ΔTA vergrößert, wie in 5 gezeigt ist.
Somit ermittelt die CPU 71 die Solldrosselöffnung TAt, die bei dem Ablauf der Verzögerungszeit TD gebildet werden soll, und sagt die Drosselöffnung TAest voraus oder schätzt diese, die bei einem Ablauf der Verzögerungszeit TD bei der gegenwärtigen Berechnungszeitabstimmung zu erzielen ist. Auf diesem Weg speichert die CPU 71 die Solldrosselöffnung TAt und die vorhergesagte Drosselöffnung TAest von dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu dem Ablauf der Verzögerungszeit TD in dem RAM 73, so dass diese Werte TAt, TAest mit der Zeit von dem gegenwärtigen Zeitpunkt variieren.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerungsroutine zeigt, die durch die CPU 71 jedes Mal dann ausgeführt wird, wenn die vorbestimmte Zeit ΔTt abläuft, zum Berechnen der vorhergesagten Drosselöffnung Taest, wie vorstehend beschrieben ist. Die CPU 71 beginnt den Prozess in Schritt 600 mit einer gewissen Zeitabstimmung und schreitet zu 605 weiter, um die variable "i" auf null zu setzen. Die CPU 71 schreitet dann zu Schritt 610 weiter, um zu ermitteln, ob die Variable "i" gleich einer Anzahl von Zeiten ntdly für die Verzögerung ist. Die Anzahl der Zeiten ntdly für die Verzögerung wird durch Teilen der Verzögerungszeit TD durch die Berechnungsdauer ΔTt erhalten.
Da zu diesem Zeitpunkt die Variable "i" null ist, macht die CPU 71 eine negative Ermittlung (NEIN) in Schritt 610 und schreitet zu Schritt 615 weiter, um den Wert der vorläufigen Solldrosselöffnung TAt(i+1) in der vorläufigen Solldrosselöffnung TAt(i) zu speichern. Die CPU 71 schreitet dann zu Schritt 620 weiter, um den Wert der vorhergesagten Drosselöffnung TAest(i+1) in die vorhergesagte Drosselöffnung TAest(i) zu speichern. Mit diesem Prozess wird der Wert der vorläufigen Solldrosselöffnung TAt(1) in die vorläufige Solldrosselöffnung TAt(0) gespeichert und wird die vorhergesagte Drosselöffnung TAest(1) in die vorhergesagte Drosselöffnung TAest(0) gespeichert.
Nachfolgend erhöht die CPU 71 den Wert der Variablen "i" um eins in Schritt 625 und kehrt zu Schritt 610 zurück. Wenn der Wert der Variablen "i" kleiner als die Anzahl der Zeiten ntdly für die Verzögerung ist, werden der Schritt 615 bis Schritt 625 erneut ausgeführt. Der Schritt 615 bis Schritt 625 werden nämlich ausgeführt, bis der Wert der Variablen "i" gleich der Anzahl der Zeiten ntdly für die Verzögerung wird. Auf diese Art wird der Wert der vorläufigen Solldrosselöffnung TAt(i+1) sukzessive zu der vorläufigen Solldrosselöffnung TA(i) verschoben und wird die vorhergesagte Drosselöffnung TAest(i+1) sukzessive zu der vorhergesagten Drosselöffnung TAest(i) verschoben.
Wenn der Wert der Variablen "i" gleich der Anzahl der Zeiten ntdly für die Verzögerung nach der wiederholten Ausführung von Schritt 625 wird, macht die CPU 71 eine zustimmende Ermittlung (JA) in Schritt 610 und schreitet zu Schritt 630 weiter. In Schritt 630 wird die vorläufige Solldrosselöffnung TAacc des gegenwärtigen Zyklus auf der Grundlage des tatsächlichen Beschleunigerbetätigungsbetrags Accp, der bei dem gegenwärtigen Zeitpunkt gemessen wird, und der in 3 gezeigten Tabelle erhalten, und die so erhaltene vorläufige Solldrosselöffnung TAacc wird in die vorläufige Solldrosselöffnung TAt(ntdly) gespeichert.
Nachfolgend schreitet die CPU 71 zu Schritt 635 weiter, bei dem die vorhergesagte Drosselöffnung TAest(ntdly) des gegenwärtigen Zyklus gemäß der vorhergesagten Drosselöffnung TAest(ntdly-1), die in dem letzten Regelungszyklus erhalten wird, der vorläufigen Solldrosselöffnung TAt(ntdly) des gegenwärtigen Zyklus und einem Ausdruck, der in dem Block von Schritt 635 in 6 dargestellt ist, der auf dem vorstehend gezeigten Ausdruck (15) basiert, berechnet wird. Die CPU 71 schreitet dann zu Schritt 640 weiter, um den Wert der vorläufigen Solldrosselöffnung TAt(0) als die Solldrosselöffnung TAt zu setzen, und schreitet zu Schritt 695 weiter, um die gegenwärtige Regelungsroutine zu beenden.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird der Gehalt des Speichers, der mit der Solldrosselöffnung TAt verknüpft ist, einer nach dem anderen jedes Mal dann verschoben, wenn die Routine von 6 ausgeführt wird, und wird der in die vorläufige Solldrosselöffnung TAt(0) gespeicherte Wert als die Solldrosselöffnung TAt gespeichert, die für das Drosselventilbetätigungsglied 43a zu erzeugen ist. Der Wert, der in der vorläufigen Solldrosselöffnung TAt(ntdly) durch die Ausführung des gegenwärtigen Zyklus der Routine von 6 gespeichert wird, wird in TAt(0) gespeichert und wird die Solldrosselöffnung TAt vorsehen, wenn diese Routine die Anzahl ntdly Male für die Verzögerung wiederholt wird. Mit Bezug auf den Speicher, der mit der vorhergesagten Drosselöffnung TAest verknüpft ist, wird die vorhergesagte Drosselöffnung TAest zur Verwendung bei einem Ablauf von einer vorbestimmten Zeit (m∙ΔTt; m=integer) in TAest(m) in den Speicher gespeichert.
Berechnung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl
Als nächstes wird der Betrieb der CPU 71 zum Berechnen der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl(k) des Einlasshubs unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Regelungsroutine darstellt, die durch die CPU 71 bei vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt wird. Während die CPU 71 die Routine von 7 mit Bezug auf einen bestimmten Zylinder ausführt, wird die gleiche Routine wie die von 7 unabhängig mit Bezug auf die anderen Zylinder ausgeführt.
Die CPU 71 startet den Prozess in Schritt 700 mit einer gewissen Zeitabstimmung und schreitet zu Schritt 705 weiter, um zu ermitteln, ob das Einlassventil 32 des bestimmten Zylinders gerade von dem offenen Zustand zu dem geschlossenen Zustand geändert wurde (insbesondere ob das Einlassventil 32 unmittelbar vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt geschlossen wurde). Wenn das Einlassventil 32 nicht unmittelbar vor der gegenwärtigen Zeit geschlossen wurde, macht die CPU 71 eine negative Ermittlung (NEIN) in Schritt 705 und schreitet zu Schritt 795 weiter, um den gegenwärtigen Zyklus der Routine zu beenden.
Wenn das Einlassventil 32 des bestimmten Zylinders unmittelbar vor der Zeit geschlossen wurde, wenn die CPU 71 den Schritt 705 ausführt, macht die CPU 71 eine zustimmende Ermittlung (JA) in Schritt 705 und schreitet zu Schritt 710 weiter, um den Wert der Variablen "i" auf null zu setzen. In dem folgenden Schritt 715 wird die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl(i+1), die schon während oder vor der Ausführung des letzten Zyklus dieser Routine erhalten wurde und in dem RAM 73 gespeichert ist, in klcyl(i) gespeichert. Die CPU 71 schreitet dann weiter zu Schritt 720, um den Wert der Variablen "i" um eins zu vergrößern, und schreitet zu Schritt 725, um zu ermitteln, ob der Wert der Variablen "i" einem vorbestimmten Wert M gleich wird. Der Wert "M" ist gleich wie oder größer als der vorstehend gezeigte wert M (> 1) .
Da die Variable "i" zu diesem Zeitpunkt gleich eins ist, macht die CPU 71 eine negative Ermittlung (NEIN) in Schritt 725 und kehrt zu Schritt 715 zurück. Durch diesen vorstehend genannten Prozess wird der Wert der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcy(1) in klcyl(0) gespeichert. Die CPU 71 führt den Schritt 715 bis zu dem Schritt 725 wiederholt aus. Als Folge wird die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl(i+1) sukzessive zu der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl(i) verschoben.
Der Wert der Variablen "i" gleich wie der Wert M nach der wiederholten Ausführung von Schritt 720 wird, macht die CPU 71 eine zustimmende Ermittlung (JA) in Schritt 725 und schreitet zu Schritt 730 weiter, um die tatsächliche Drosselöffnung TA, die zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt als eine tatsächliche Drosselöffnung TAact gemessen wird, zu beziehen. In dem folgenden Schritt 735 ermittelt die CPU 71 die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge aus der tatsächlichen Drosselöffnung TAact, der Verbrennungsmotordrehzahl NE, die zu diesem Zeitpunkt gemessen wird, der Ventilzeitabstimmung VT, die zu diesem Zeitpunkt erfasst wird, und der vorstehend beschriebenen Einlassluftmengenabbildung. Die CPU 71 speichert den somit ermittelten Wert in klcyl(M) als die neueste tatsächliche Zylindereinlassluftmenge (von dem letzten Einlasstakt) des bestimmten Zylinders. Die CPU 71 schreitet dann zu Schritt 795 weiter, um die Routine zu beenden.
Wenn somit das Einlassventil eines gewissen Zylinders geschlossen ist und der Einlasstakt beendet ist, berechnet die CPU 71 die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl des Einlasstakts dieses Zylinders, der gerade beendet ist, auf der Grundlage von zumindest der tatsächlichen Drosselöffnung TA (insbesondere der bestätigten Betriebszustandsgröße), die zu dem Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils gemessen wird, und speichert nachfolgend die so erhaltene Menge klcyl an einem Ort mit einer vorbestimmten Adresse in dem RAM 73.
Berechnung der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) Als nächstes wird der Betrieb der CPU 71 zum Ermitteln der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal (k) erklärt. Die CPU 71 führt eine Regelungsroutine, die in dem Ablaufdiagramm von 8 gezeigt ist, jedes Mal dann aus, wenn der Kurbelwinkel eines bestimmten Zylinders gleich 90° BTDC (vor OT) wird. Während die CPU 71 die in 8 gezeigte Routine mit Bezug auf den bestimmten Zylinder ausführt, führt die CPU 71 die gleiche Routine wie die von 8 unabhängig mit Bezug auf die anderen Zylinder aus, um die Kraftstoffeinspritzmenge des entsprechenden Zylinders zu steuern bzw. zu regeln.
Ausgangs startet die CPU 71 den Prozess in Schritt 800 und schreitet zu Schritt 805 weiter, um die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge klcyl (=klcyl(k-1)) des letzten Einlasstakts des bestimmten Zylinders aus dem RAM 73 einzulesen. In diesem Fall ist der als klcyl eingelesene Wert der Wert von klcyl(M), der in dem RAM 73 gespeichert ist.
Nachfolgend schreitet die CPU 71 zu Schritt 810 weiter, um die berechnete Zylinderkraftstoffmenge fc(k-1) für den letzten Einlasstakt gemäß einem Ausdruck zu berechnen, der auf dem vorstehend gezeigten Ausdruck (4) basiert und in dem Block von Schritt 810 in 8 beschrieben ist. Die CPU 71 schreitet dann zu Schritt 815 weiter, um die Kraftstoffablagerungsmengen fwp(k), fwv(k) vor dem kommenden Einlasstakt gemäß den Ausdrücken zu berechnen, die auf den vorstehend gezeigten Ausdrücken (5) und (6) basieren und in dem Block von Schritt 815 in 8 beschrieben sind. In diesen Ausdrücken bedeuten die Raten Pp, Pv des übriggebliebenen Kraftstoffs und die Kraftstoffablagerungsraten Rp, Rv, die durch (klcyl) begleitet sind, wie zum Beispiel die Rate des übrig gebliebenen Kraftstoffs Pp (kcyl), dass die Kraftstoffablagerung oder die Rate des Übrigbleibens auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl gesetztden Einlasstakt des bestimmten Zylinders ermittelt wird.
Als nächstes berechnet die CPU 71 die Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge fcref(k-1) für den letzten Einlasstakt in Schritt 820 durch Teilen der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl durch das Sollluftkraftstoffverhältnis abyfref und berechnet den Kraftstofffehlerbetrag fcerr(k) in Schritt 825 gemäß einem Ausdruck, der auf dem vorstehend genannten Ausdruck (7) basiert und in dem Block von Schritt 825 in 8 beschrieben ist. Die CPU 71 berechnet dann den differenzierten Fehlerbetrag fcerrdiff(k) und den integrierten Fehlerbetrag fcerrin(k) in Schritt 830 gemäß den Ausdrücken, die auf den vorstehend genannten Ausdrücken (9) und (10) basieren und in dem Block von Schritt 830 beschrieben sind, und berechnet den Zielwertkorrekturbetrag finjk(k) in Schritt 835 gemäß einem Ausdruck, der auf den vorstehend genannten Ausdrücken (8) basiert und in dem Block von Schritt 835 beschrieben ist.
Nachfolgend schreitet die CPU 71 zu Schritt 840 weiter, um die Zeit zu schätzen, die von dem gegenwärtigen Zeitpunkt bis zu der Beendigung des kommenden Einlasstakts des bestimmten Zylinders benötigt wird, auf der Grundlange der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Ventilzeitabstimmung VT und wählt die vorausgesagte Drosselöffnung TAest(k), die bei einem Ablauf der geschätzten Zeit zu erzielen ist, aus den vorhergesagten Drosselöffnungen aus, die in dem RAM 73 gespeichert sind. In dem folgenden Schritt 845 wird die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge klfwd des bestimmten Zylinders in dem kommenden Einlasstakt aus der gewählten vorhergesagten Drosselöffnung TAest(k) der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Ventilzeitabstimmung VT, die zu diesem Zeitpunkt erfasst werden, und der Einlassluftmengenabbildung berechnet, wie vorstehend beschrieben ist.
Nachfolgend schreitet die CPU 71 zu Schritt 850 weiter, um die versuchsweise Sollzylinderkraftstoffmenge tfcref durch Teilen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge (klfwd durch das Sollluftkraftstoffverhältnis abyfref zu berechnen, und schreitet dann zu Schritt 855 weiter, um die Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb (k) gemäß einem Ausdruck zu berechnen, der auf dem vorstehend genannten Ausdruck (3) basiert und in dem Block von Schritt 855 in 8 beschrieben ist. In diesen Ausdrücken bedeuten die Raten Pp, Pv des übrigbleibenden Kraftstoffs und die Kraftstoffablagerungsraten Rp, Rv, die durch (klfwd) begleitet sind, wie z.B. die Rate des übrig bleibenden Kraftstoffs Pp (klfwd), dass die Kraftstoffablagerungsrate oder die Rate des übrigbleibenden Kraftstoffs zumindest auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge klfwd für den kommenden Einlasstakt des bestimmten Zylinders ermittelt wird. Die CPU 71 berechnet dann die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) in Schritt 860 durch Addieren des Zielwertkorrekturbetrags finjk(k) zu der Basiskraftstoffeinspritzmenge finjb(k). Wenn die vorstehend genannten Schritte ausgeführt sind, beendet das Zielwertsystem seinen Korrekturprozess.
Als nächstes berechnet die CPU 71 die mit dem Sensor erfasste Zylinderkraftstoffmenge (fcsns(k-N)) in Schritt 865 durch Teilen der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge klcyl(k-N) für den Einlasstakt der N Zyklen vor dem kommenden Einlasstakt liegt, durch das erfasste Luftkraftstoffverhältnis abyfs, und berechnet den Zielwertkraftstofffehlerbetrag fcgosa(k) in Schritt 870 gemäß einem Ausdruck, der in dem Block von dem Schritt 870 in 8 beschrieben ist. Die CPU 71 schreitet zu Schritt 875 weiter, um den differenzierten Fehlerbetrag fcgosadiff(k) und den integrierten Fehlerbetrag fcgosain(k) gemäß Ausdrücken zu berechnen, die auf den vorstehend genannten Ausdrücken (13) und (14) basieren und in dem Block von dem Schritt 875 beschrieben sind, und schreitet dann zu Schritt 880 weiter, um den Rückführkorrekturbetrag finjfb(k) gemäß einem Ausdruck zu berechnen, der auf dem vorstehend genannten Ausdruck (12) basiert und in dem Block von Schritt 880 beschrieben ist.
Nachfolgend berechnet die CPU 71 die abschließende Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) Schritt 885 gemäß einem Ausdruck, der auf dem vorstehend genannten Ausdruck (1) basiert und in dem Block von Schritt 885 in 8 beschrieben ist, und spritzt den Kraftstoff mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) aus der Einspritzvorrichtung 39 entsprechend zu dem bestimmten Zylinder in dem Schritt 890 ein. Die CPU 71 schreitet dann zu dem Schritt 895 weiter, um die Routine zu beenden. Auf diesem Weg wird die abschließende Kraftstoffeinspritzmenge finjfinal(k) durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge finjfwd(k) durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags finjfb(k) erhalten. Wenn die vorstehend beschriebenen Schritte 865 bis 885 so ausgeführt werden, beendet das Rückführsystem seinen Korrekturprozess. Wie vorstehend erwähnt ist, dient bei der Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Zielwertsystem dazu, einen Überschuss oder einen Mangel des Kraftstoffs aufgrund eines Vorhersage-/Schätzungsfehlers bei der Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße (beispielsweise der Öffnungswinkel des Drosselventils) auf der Grundlage der tatsächlichen Betriebszustandsgröße genau und unmittelbar zu kompensieren, so dass das Luftkraftstoffverhältnis genau auf dem Sollluftkraftstoffverhältnis gehalten werden kann. Zusätzlich dient das Rückführsystem, das das erfasste Kraftstoffverhältnis des Luftkraftstoffverhältnissensors 69 verwendet, dazu, eine Stationärzustandsabweichung des Luftkraftstoffverhältnisses eines Luftkraftstoffgemisches von dem Sollluftkraftstoffverhältnis aufgrund von Änderungen der Eigenschaften des Kraftstoffs, von Abweichungen der Leistungsfähigkeit der Einspritzvorrichtung 38, die sich aus Herstellungsfehlern ergibt, und ähnlichem sicher zu verringern. Da des weiteren das Zielwertsystem und das Rückführsystem der vorliegenden Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung geeignet sind, einen Überschuss oder einen Mangel der Kraftstoffeinspritzmenge zu kompensieren, die durch verschiedenartige Faktoren verursacht werden, stören die Steuerungen beziehungsweise Regelungen der Zielwert- und Rückführsysteme sich nicht gegenseitig und erleiden keine Instabilität aufgrund einer anderenfalls möglichen Störung.
Es ist verständlich, dass die Erfindung nicht auf die Details des dargestellten Ausführungsbeispiels beschränkt ist, sondern dass sie mit verschiedenen Abwandlungen, Änderungen oder Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann ohne Abweichen von dem Anwendungsbereich der Erfindung offensichtlich sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Rückführkorrekturbetrag (finjfb(k)) so berechnet, dass die Abweichung fcgosa(k) zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge (fc(k-N)) und der durch den Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge (fcsns(k-N)) verringert wird. Jedoch kann der Rückführkorrekturbetrag (finjfb(k)) auf eine andere Art berechnet werden.
Insbesondere wird das Sollluftkraftstoffverhältnis zur Verwendung bei der Rückführregelung durch Teilen der tatsächlichen Zylindereinlassluft (klcyl(k-N)) des Einlasstakts, bei dem ein Luftkraftstoffgemisch, das ein Gas erzeugt, dessen Luftkraftstoffverhältnis durch den Luftkraftstoffverhältnissensor 69 erfasst ist, in den Zylinder eingesaugt wird, durch die berechnete Zylinderkraftstoffmenge (fc(k-N)) berechnet. Dann wird der Rückführkorrekturbetrag (finjfb(k)) dadurch berechnet, dass eine Abweichung zwischen dem berechneten Sollluftkraftstoffverhältnis und dem Luftkraftstoffverhältnis, das durch den Luftkraftstoffverhältnissensor 69 erfasst wird, einem PID-Regelungsprozess unterzogen wird, so dass die Abweichung verringert wird.
Ebenso kann die vorhergesagte Zylindereinlassluftmenge auf der Grundlage von einem Luftmodell berechnet werden, das das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem des Verbrennungsmotors modelliert, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-41095 beschrieben ist. Wenn bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Verbrennungsmotor sich in einem stationären Betriebszustand befindet, wenn beispielsweise der Betrag der Änderung der Drosselöffnung mit der Zeit klein ist, kann die Einlassluftmenge des kommenden Einlasstakts im Wesentlichen auf der Grundlage der Abgabe des Luftdurchflussmessgeräts 61 ermittelt werden.
Somit berechnet die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eine Basiskraftstoffeinspritzmenge gemaß einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge auf der Grundlage einer vorhergesagten Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, berechnet eine tatsächliche Zylindereinlassluftmenge aus der tatsächlichen Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße und berechnet eine Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren eines Überschusses oder eines Mangels des Kraftstoffs aufgrund eines Fehlers der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags. Die Steuerungsvorrichtung berechnet ebenso einen Rückführkorrekturbetrag auf der Grundlage eines erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das durch die Zielwertkraftstoffeinspritzmenge ermittelt wird, und erhält eine abschließende Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge mit dem Rückführkorrekturbetrag.

Claims

Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit: einer Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge zum Vorhersagen einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, die zu einem Zeitpunkt erzielt werden soll, der einem gegenwärtigen Zeitpunkt voraus liegt, und zum Berechnen einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in einen bestimmten Zylinder des Verbrennungsmotors während eines bestimmten Einlasstakts eingesaugt wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße zu einem Zeitpunkt vor der Beendigung des bestimmten Einlasstakts des bestimmten Zylinders; einer Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen eines Soll-Luftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die durch die Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge berechnet wird, und des Sollluftkraftstoffverhältnisses; einer Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge zum Berechnen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge zu einem Zeitpunkt, nachdem die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße, die durch die Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge zum Berechnen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge verwendet wird, mit Bezug auf einen Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt, bestätigt ist, wobei die Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge als die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge eine Menge von Einlassluft, die in dem bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingesaugt wird, auf der Grundlage der bestätigten tatsächlichen Betriebszustandsgröße berechnet; einer Zielwertkorrekturbetragberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Zielwertkorrekturbetrags auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, wobei der Zielwertkorrekturbetrag ermittelt wird, so dass er einen Überschuss oder einen Mangel der Basiskraftstoffeinspritzmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, kompensiert, wobei der Überschuss oder der Mangel durch eine Differenz zwischen einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, verursacht wird; einer Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge für den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders durch Verwenden des Zielwertkorrekturbetrags; einer Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Luftkraftstoffverhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors; einer Rückführkorrekturbetragberrechnungseinrichtung zum Berechnen eines Rückführkorrekturbetrags zum Verringern einer Abweichung zwischen dem Luftkraftstoffverhältnis, das durch die Luftkraftstoffverhältniseinrichtung erfasst wird und einem Luftkraftstoffverhältnis eines Luftkraftstoffgemisches entsprechend dem Abgas, dessen Luftkraftstoffverhältnis durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird, auf der Grundlage des Luftkraftstoffverhältnisses des Luftkraftstoffgemisches und des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses, wobei das Luftkraftstoffverhältnis des Luftkraftstoffgemischs auf der Grundlage der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge ermittelt wird, die durch die Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung berechnet wird, mit Bezug auf einen vergangenen Einlasstakt des bestimmten Zylinders, während dem das Luftkraftstoffgemisch in den Zylinder eingeführt wurde; eine Berechnungseinrichtung der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen einer abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders berechnet wird, durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags; und einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen eines Kraftstoffs mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in den bestimmten Zylinder während des bestimmten Einlasstakts.
Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit: einer Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge zum Vorhersagen einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, die zu einem Zeitpunkt erzielt werden soll, der einem gegenwärtigen Zeitpunkt vorausliegt und zum Berechnen einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft, die in einen bestimmten Zylinder des Verbrennungsmotors während eines bestimmten Einlasstakts eingesaugt wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verbrennungsmotorzustandsgröße zu einem Zeitpunkt vor der Beendigung des bestimmten Einlasstakts des bestimmten Zylinders; einer Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen eines Soll-Luftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die durch die Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge berechnet wird, und des Soll-Luftkraftstoffverhältnisses; einer Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags; einer Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die eine Menge von Kraftstoff ist, die einem bestimmten Zylinder für einen Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, unter der Annahme zuzuführen ist, dass ein Kraftstoff mit der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den Einlasstakt, der ein Zyklus vor dem bestimmten Takt liegt, berechnet wird, für den Einlasstakt einen Zyklus vor dem bestimmten Takt eingespritzt wird, wobei die berechnete Zylinderkraftstoffmenge zu einem Zeitpunkt berechnet wird, der später als der Einlasstakt liegt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt; einer Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge zum Berechnen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in dem bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, zu einem Zeitpunkt eingesaugt wird, der später als ein Zeitpunkt liegt, bei dem die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße, die durch die Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge verwendet wird, mit Bezug auf den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, bestätigt wird, wobei die Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge auf der Grundlage der bestätigten tatsächlichen Betriebszustandsgröße berechnet; einer Zielwertsollzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Zielwertsollzylinderkraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen des Luftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge und des Sollluftkraftstoffverhältnisses; einer Zielwertkorrekturbetragberrechnungseinrichtung zum Berechnen des Zielwertkorrekturbetrags auf der Grundlage der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge, wobei der Zielwertkorrekturbetrag ermittelt wird, so dass er eine Abweichung zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge verringert; einer Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Luftkraftstoffverhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors; einer Berechnungseinrichtung der mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge zum Berechnen einer mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge, die eine Menge von Kraftstoff ist, die tatsächlich einen bestimmten Zylinder für einen Einlasstakt zugeführt wird, der um eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt, auf der Grundlage des Luftkraftstoffverhältnisses, das durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird, und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die durch die Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge berechnet wird, mit Bezug auf den Einlasstakt, der die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, wobei ein Luftkraftstoffgemisch, das in dem bestimmten Zylinder während des Einlasstakts eingeführt wird, der die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, ein Gas erzeugt, dessen Luftkraftverhältnis durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird; einer Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Rückführkorrekturbetrags auf der Grundlage der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge, wobei der Rückführkorrekturbetrag ermittelt wird, so dass er eine Abweichung zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die durch die Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung mit Bezug auf den Einlasstakt berechnet wird, der die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, und der durch den Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge, die durch die Berechnungseinrichtung der mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge berechnet wird, verringert; einer Berechnungseinrichtung der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen einer abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den bestimmten Einlasstakt berechnet wird, durch Verwenden des Zielwertkorrekturbetrags; und einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen eines Kraftstoffs mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in dem bestimmten Zylinder während des bestimmten Einlasstakts.
Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit: einer Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge zum Vorhersagen einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, die zu einem Zeitpunkt zu erzielen ist, der einem gegenwärtigen Zeitpunkt voraus ist, und zum Berechnen einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in einem bestimmten Zylinder des Verbrennungsmotors während eines bestimmten Einlasstakts eingesaugt wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße zu einem Zeitpunkt vor der Beendigung des bestimmten Einlasstakts des bestimmten Zylinders; einer Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen eines Sollluftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die durch die Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge berechnet wird, und des Sollluftkraftstoffverhältnisses; einer Zielwertkraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags; einer Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die eine Menge von Kraftstoff ist, die den bestimmten Zylinder für einen Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, unter der Annahme zuzuführen ist, dass ein Kraftstoff mit der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, der mit Bezug auf den Einlasstakt berechnet wird, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingespritzt wird, wobei die berechnete Zylinderkraftstoffmenge zu einem Zeitpunkt berechnet wird, der später als der Einlasstakt liegt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt; einer Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge zum Berechnen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Luft ist, die in dem bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, zu einem Zeitpunkt eingesaugt wird, der später als ein Zeitpunkt liegt, bei dem die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße, die durch die Berechnungseinrichtung der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge zum Berechnen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge verwendet wird, mit Bezug auf den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, bestätigt ist, wobei die Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge auf der Grundlage der bestätigten tatsächlichen Betriebszustandsgröße berechnet; einer Zielwertsollzylinderkraftstoffeinspritzmengenberechnungsein ri-chtung zum Berechnen einer Zielwertsollzylinderkraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen des Sollluftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge und des Sollluftkraftstoffverhältnisses; einer Zielwertkorrekturbetragberechnungseinrichtung zum Berechnen des Zielwertkorrekturbetrags auf der Grundlage der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge, wobei der Zielwertkorrekturbetrag so ermittelt ist, dass er eine Abweichung zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge verringert; einer Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Luftkraftstoffverhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors; einer Rückführkorrekturbetragberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Rückführkorrekturbetrags zum Verringern einer Abweichung zwischen einem berechneten Luftkraftstoffverhältnis und dem Luftkraftstoffverhältnis, das durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird, auf der Grundlage des berechneten Luftkraftstoffverhältnisses und des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses, wobei das berechnete Luftkraftstoffverhältnis auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die durch die Berechnungseinrichtung der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge berechnet wird, mit Bezug auf einen Einlasstakt, der eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt, und der berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die durch die Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung mit Bezug auf den Einlasstakt, der die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, berechnet wird, ermittelt wird, wobei ein Luftkraftstoffgemisch, das in den bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingeführt wird, ein Gas erzeugt, dessen Luftkraftstoffverhältnis durch die Luftkraftstoffverhältniserfassungseinrichtung erfasst wird; einer Berechnungseinrichtung der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen einer abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders berechnet wird, durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags; und einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen eines Kraftstoffs mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in den bestimmten Zylinder während des bestimmten Einlasstakts.
Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Zielwertzylinderkraftstoffmengenberechnungseinrichtung die berechnete Zylinderkraftstoffmenge durch Verwenden eines Zielwertmodels eines Kraftstoffverhaltensmodels berechnet, das das Verhalten eines Kraftstoffs darstellt, der an einem Element abgelagert ist, das einen Einlassdurchgang des Verbrennungsmotors bildet.
Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Basiskraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung die Basiskraftstoffeinspritzmenge durch die Verwendung eines inversen Models eines Kraftstoffverhaltensmodels berechnet, das das Verhalten eines Kraftstoffs darstellt, der an einem Element abgelagert ist, das einen Einlassdurchgang des Verbrennungsmotors bildet.
Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge eines Verbrennungsmotors mit den folgenden Schritten: Vorhersagen einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, die zu einem Zeitpunkt zu erzielen ist, der einem gegenwärtigen Zeitpunkt vorausliegt und Berechnen einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in einen bestimmten Zylinder des Verbrennungsmotors während eines bestimmten Einlasstakts eingesaugt wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße zu einem Zeitpunkt vor der Beendigung des bestimmten Einlasstakts des bestimmten Zylinders; Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen eines Soll-Luftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge und des Soll-Luftkraftstoffverhältnisses; Berechnen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge zu einem Zeitpunkt, nachdem die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße, die zum Berechnen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge verwendet wird, mit Bezug auf einen Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt, bestätigt ist, wobei die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge einer Menge von Einlassluft gleich ist, die in dem bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingesaugt wird, und auf der Grundlage der bestätigten tatsächlichen Betriebszustandsgröße berechnet wird; Berechnen eines Zielwertkorrekturbetrags auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, wobei der Zielwertkorrekturbetrag ermittelt wird, so dass er einen Überschuss oder einen Mangel der Basiskraftstoffeinspritzmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, kompensiert, wobei der Überschuss oder der Mangel durch eine Differenz zwischen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, verursacht wird; Berechnen einer Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge für den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders durch Verwenden des Zielwertkorrekturbetrags; Erfassen eines Luftkraftstoffverhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors; Berechnen eines Rückführkorrekturbetrags zum Verringern einer Abweichung zwischen dem erfassten Luftkraftstoffverhältnis und einem Luftkraftstoffverhältnis eines Luftkraftstoffgemischs entsprechend dem Abgas, dessen Luftkraftstoffverhältnis erfasst ist, auf der Grundlage des Luftkraftstoffverhältnisses des Luftkraftstoffgemischs und des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses, wobei das Luftkraftstoffverhältnis des Luftkraftstoffgemischs auf der Grundlage der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf einen vergangenen Einlasstakt des bestimmten Zylinders berechnet wird, während dem das Luftkraftstoffgemisch in den Zylinder eingeführt wurde, ermittelt wird; Berechnen einer abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders berechnet wird, durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags; und Einspritzen eines Kraftstoffs mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in den bestimmten Zylinder während des bestimmten Einlasstakts.
Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge eines Verbrennungsmotors mit den folgenden Schritten: Vorhersagen einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, die zu einem Zeitpunkt zu erzielen ist, der einem gegenwärtigen Zeitpunkt vorausliegt und Berechnen einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in einem bestimmten Zylinder des Verbrennungsmotors während eines bestimmten Einlasstaks eingesaugt wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verbrennngsmotorbetriebszustandsgröße zu einem Zeitpunkt vor der Beendigung des bestimmten Einlasstakts des bestimmten Zylinders; Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen eines Sollluftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge und des Sollluftkraftstoffverhältnisses; Berechnen einer Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags; Berechnen einer berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die eine Menge von Kraftstoff ist, die zu dem bestimmten Zylinder für einen Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, unter der Annahme zuzuführen ist, das ein Kraftstoff mit der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, berechnet wird, für den Einlasstakt eingespritzt wird, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, wobei die berechnete Zylinderkraftstoffmenge zu einem Zeitpunkt berechnet wird, der später als der Einlasstakt liegt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt; Berechnen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in dem bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingesaugt wird, zu einem Zeitpunkt, der später als ein Zeitpunkt liegt, bei dem die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße, die zum Berechnen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge verwendet wird, mit Bezug auf den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, bestätigt ist, wobei die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge auf der Grundlage der bestätigten tatsächlichen Betriebszustandsgröße berechnet wird; Berechnen einer Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge zum Erzielen des Soll-Luftkraftstoffverhältnisses auf der Grundlage der tatsächlichen Einlassluftmenge und des Sollluftkraftstoffverhältnisses; Berechnen des Zielwertkorrekturbetrags auf der Grundlage der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge, wobei der Zielwertkorrekturbetrag ermittelt wird, so dass er eine Abweichung zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwertsollzylinderkraftstoffmenge verringert; Erfassen eines Luftkraftstoffverhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors; Berechnen einer mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge, die eine Menge von Kraftstoff ist, die tatsächlich den bestimmten Zylinder für einen Einlasstakt zugeführt wird, der um eine bestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt, auf der Grundlage des erfassten Luftkraftstoffverhältnisses und der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die mit Bezug auf den Einlasstakt berechnet wird, der um die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, wobei ein Luftkraftstoffgemisch das in den bestimmten Zylinder während des Einlasstakts eingeführt wird, der um die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, ein Gas erzeugt, dessen Luftkraftstoffverhältnis durch den Erfassungsschritt erfasst wird; Berechnen eines Rückführkorrekturbetrags auf der Grundlage der korrigierten Zylinderkraftstoffmenge und der mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge, wobei der Rückführkorrekturbetrag ermittelt wird, so dass er eine Abweichung zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die mit Bezug auf den Einlasstakt berechnet wird, der um die vorbestimmte Anzahl vor dem bestimmten Einlasstakt liegt und der mit dem Sensor erfassten Zylinderkraftstoffmenge verringert; Berechnen einer abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den bestimmten Einlasstakt berechnet wird, durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags; und Einspritzen eines Kraftstoffs mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in den bestimmten Zylinder während des bestimmten Einlasstakts.
Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge eines Verbrennungsmotors mit den folgenden Schritten: Vorhersagen einer Betriebszustandsgröße des Verbrennungsmotors, die zu einem Zeitpunkt zu erzielen ist, der einem gegenwärtigen Zeitpunkt vorausliegt, und Berechnen einer vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in einem bestimmten Zylinder des Verbrennungsmotors während eines bestimmten Einlasstakts eingesaugt wird, auf der Grundlage der vorhergesagten Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße zu einem Zeitpunkt vor der Beendigung des bestimmten Einlasstakts des bestimmten Zylinders; Berechnen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge zum Erzielen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge und des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; Berechnen einer Zielwertkraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge durch Verwenden eines Zielwertkorrekturbetrags; Berechnen einer berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die eine Menge von Kraftstoff ist, die dem bestimmten Zylinder für einen Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, unter der Annahme zuzuführen ist, dass ein Kraftstoff mit der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, berechnet wird, für den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingespritzt wird, wobei die berechnete Zylinderkraftstoffmenge zu einem Zeitpunkt berechnet wird, der später als der Einlasstakt liegt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt; Berechnen einer tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die eine Menge von Einlassluft ist, die in den bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingesaugt wird, zu einem Zeitpunkt, der später als ein Zeitpunkt liegt, bei dem die Verbrennungsmotorbetriebszustandsgröße, die zum Berechnen der vorhergesagten Zylindereinlassluftmenge verwendet wird, mit Bezug auf den Einlasstakt, der einen Zyklus vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, bestätigt ist, wobei die tatsächliche Zylindereinlassluftmenge auf der Grundlage der bestätigten tatsächlichen Betriebszustandsgröße berechnet wird; Berechnen einer Zielwert-Soll-Zylinderkraftstoffmenge zum Erzielen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge und des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; Berechnen des Zielwertkorrekturbetrags auf der Grundlage der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwert-Soll-Zylinderkraftstoffmenge, wobei der Zielwertkorrekturbetrag ermittelt wird, so dass er eine Abweichung zwischen der berechneten Zylinderkraftstoffmenge und der Zielwert-Soll-Zylinderkraftstoffmenge verringert; Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Abgases des Verbrennungsmotors; Berechnen eines Rückführkorrekturbetrags zum Verringern einer Abweichung zwischen einem berechneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage des berechneten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei das berechnete Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage von der tatsächlichen Zylindereinlassluftmenge, die mit Bezug auf einen Einlasstakt, der um eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders liegt, und von der berechneten Zylinderkraftstoffmenge, die mit Bezug auf den Einlasstakt berechnet wird, der um die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, ermittelt wird, wobei ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in dem bestimmten Zylinder während des Einlasstakts, der um die vorbestimmte Anzahl von Zyklen vor dem bestimmten Einlasstakt liegt, eingeführt wird, ein Gas erzeugt, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Erfassungsschritt erfasst wird; Berechnen einer abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der Zielwertkraftstoffeinspritzmenge, die mit Bezug auf den bestimmten Einlasstakt des bestimmten Zylinders berechnet wird, durch Verwenden des Rückführkorrekturbetrags; und Einspritzen eines Kraftstoffs mit der abschließenden Kraftstoffeinspritzmenge in den bestimmten Zylinder während des bestimmten Einlasstakts.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die berechnete Zylinderkraftstoffmenge durch Verwenden eines Zielwertmodells eines Kraftstoffverhaltensmodells berechnet wird, dass das Verhalten eines Kraftstoffs darstellt, der an einem Element abgelagert ist, das einen Einlassdurchgang des Verbrennungsmotors bildet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Basiskraftstoffmenge durch Verwenden eines inversen Modells eines Kraftstoffverhaltensmodells berechnet wird, das das Verhalten eines Kraftstoffs darstellt, der an einem Element abgelagert ist, das einen Einlassdurchgangsverbrennungsmotor bildet.