DE112009002079T5

DE112009002079T5 - Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112009002079T5
Application number: DE112009002079T
Authority: DE
Inventors: Akira Eiraku; Machiko Katsumata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2012-07-05
Also published as: US20110172898A1; WO2010023547A1; CN102137995A

Abstract

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist mit Modellen (M2 bis M7) versehen, die auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut sind. Eine Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung (M4) berechnet den Durchfluss von Luft, die aus einem Kompressor (39b) herausströmt, auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss während eines stabilen Betriebs in einem Brennkraftmaschinensystem und einem Aufladungsdruck, der ein Druck von Luft ist, die durch den Kompressor (39b) komprimiert wird, und eines Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch eine Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung (M3) berechnet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung, die ein Brennkraftmaschinensystem steuert, das mit einem Auflader versehen ist, der einen Kompressor aufweist, der Luft innerhalb eines Einlasskanals komprimiert.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, das Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, an ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzugleichen, muss die Luftmenge, die in die Zylinder eingebracht wird (nachstehend als zylinderinterne Luftmenge bezeichnet), genau geschätzt werden.
Es kann jedoch ein Auflader in dem Einlasssystem einer Brennkraftmaschine beispielsweise für den Zweck eingebaut sein, eine maximale Ausgabe der Brennkraftmaschine zu verbessern. In diesem Fall wird Luft innerhalb des Einlasskanals durch den Auflader komprimiert. Dementsprechend variieren der Druck und die Temperatur von Luft stromaufwärts zu dem Drosselventil plötzlich im Vergleich zu einem atmosphärischen Druck und einer atmosphärischen Temperatur. Dementsprechend ist es in dem Fall einer Brennkraftmaschine, die mit einem Auflader versehen ist, schwieriger, die zylinderinterne Luftmenge genau zu schätzen, als in dem Fall einer normalen Ansaugung.
Folglich sind bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, um eine zylinderinterne Luftmenge in diesem Typ von Brennkraftmaschinensystem mit hoher Genauigkeit zu schätzen (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldung Nr. 2006-22763 ( JP-A-2006-22763 ), japanische Patentanmeldung Nr. 2006-70881 ( JP-A-2006-70881 ) und japanische Patentanmeldung Nr. 2006-194107 ( JP-A-2006-194107 )). Diese Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik schätzen einen Aufladungsdruck auf der Grundlage eines Modells verschiedener Elemente und des Verhaltens von Gas in einem Einlasssystem, wobei sie dann die zylinderinterne Luftmenge auf der Grundlage dieses geschätzten Werts eines Aufladungsdrucks abschätzen.
Beispielsweise wird in der Konfiguration, die in der JP-A-2006-22763 offenbart ist, eine Turbinenleistung aus Abgasparametern und einem Turbinenmodell berechnet. Ein Aufladungsdruck wird dann aus der berechneten Turbinenleistung und einem Kompressormodell berechnet.
Die Abgasparameter, die solche Parameter wie eine Temperatur der Abgasturbine umfassen, variieren entsprechend dem Kraftmaschinenbetriebsstatus in großem Umfang. Dementsprechend ist es schwierig, Abgasparameter auf der Grundlage von Messungen, die Sensoren und Berechnungen verwenden, genau zu schätzen. Dementsprechend ist es schwierig, einen Aufladungsdruck und eine zylinderinterne Luftmenge in einer Konfiguration gemäß dem Stand der Technik unter Verwendung von Eigenschaften des Abgassystems genau zu schätzen (wie beispielsweise in der Konfiguration, die in der JP-A-2006-22763 offenbart ist).
Zusätzlich hat eine Bereitstellung von Sensoren in dem Abgassystem zur Erfassung einer Abgastemperatur und einer Turbinendrehgeschwindigkeit (die gleich einer Kompressordrehgeschwindigkeit ist) erhöhte Kosten zur Folge.
Somit ist es in einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, die Messungen und Abschätzungen von Abgasparametern verwendet (wie beispielsweise die, die in der JP-A-2006-22763 offenbart ist), schwierig, diesen Typ von Brennkraftmaschinensystemen mit einer preiswerten Vorrichtungskonfiguration genau zu steuern.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt eine Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung bereit, die es ermöglicht, eine zylinderinterne Luftmenge in einem Brennkraftmaschinensystem, das mit einem Auflader versehen ist, genauer zu schätzen. Zusätzlich stellt die Erfindung eine Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung bereit, die es ermöglicht, dass ein Brennkraftmaschinensystem, das mit einem Auflader versehen ist, unter Verwendung einer preiswerten Vorrichtungskonfiguration genauer gesteuert wird.
Ein Brennkraftmaschinensystem, das das Anwendungsziel der Erfindung ist, ist mit einer Brennkraftmaschine, einem Einlasskanal, einem Einlassventil und einem Auflader versehen.
Der Einlasskanal ist mit einem Zylinder verbunden, der in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist. Das Einlassventil ist in der Brennkraftmaschine bereitgestellt, um eine Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen. Diese Einlassöffnung ist ein Abschnitt, der mit dem Zylinder in dem Einlasskanal verbunden ist.
Das Drosselventil kann in dem Einlasskanal in dem Brennkraftmaschinensystem eingebaut sein. Das Drosselventil ist eingerichtet, eine Justierung der Strömungswegquerschnittsfläche des Einlasskanals zu ermöglichen.
Der Auflader weist einen Kompressor auf. Dieser Kompressor ist in dem Einlasskanal weiter stromaufwärts als das Einlassventil eingebaut (weiter stromaufwärts als das Drosselventil in dem Fall, dass ein Drosselventil eingebaut ist). Dieser Kompressor ist eingerichtet, um Luft in dem Einlasskanal zu komprimieren.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung, die ein Brennkraftmaschinensystem mit einer Konfiguration steuert, wie sie vorstehend beschrieben ist, wobei sie dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mit einer Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung und einer Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung versehen ist, wie es nachstehend beschrieben ist.
Die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss bzw. den zylinderinternen Einlassluft-Volumenstrom (flow rate) unter Verwendung von Parametern, die den Status eines Einlasssystems anzeigen, und eines Luftmodells. Hierbei sind der Einlasskanal und das Einlassventil in dem Einlasssystem beinhaltet. Das Drosselventil kann ebenso in dem Einlasssystem beinhaltet sein. Der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss ist der Durchfluss bzw. Volumenstrom (flow rate) von Luft, die in den Zylinder strömt. Das Luftmodell ist ein Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen (einschließlich thermodynamischer Gesetze und fluiddynamischer Gesetze, wie beispielsweise das Energieerhaltungsgesetz, das Impulserhaltungsgesetz und das Masseerhaltungsgesetz).
Die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss unter Verwendung beispielsweise eines Einlassventilmodells, das ein Luftmodell ist. Hierbei ist das Einlassventilmodell ein Berechnungsmodell, das auf der Grundlage physikalischer Gesetze aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft um das Einlassventil herum betreffen.
Die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung berechnet einen Kompressorausströmungsdurchfluss bzw. einen Kompressorausströmungsvolumenstrom (flow rate) auf der Grundlage einer vorgeschriebenen Beziehung und des Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird. Hierbei ist die vorgeschriebene Beziehung eine Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und einem Aufladungsdruck während eines stationären Betriebs des Brennkraftmaschinensystems. Dieser Aufladungsdruck ist ein Wert, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert ist, wobei er genauer gesagt der Luftdruck bei dem Auslass des Aufladers ist, oder die Differenz oder ein Verhältnis zwischen diesem Druck und dem Luftdruck auf der stromaufwärts liegenden Seite des Kompressors (wie beispielsweise ein atmosphärischer Druck). Zusätzlich ist der Kompressorausströmungsdurchfluss der Durchfluss bzw. Volumenstrom (flow rate) von Luft, die aus dem Kompressor herausströmt.
Die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung kann ebenso den Kompressorausströmungsdurchfluss auf der Grundlage eines vorläufigen Aufladungsdrucks berechnen, indem ein vorläufiger Wert des Aufladungsdrucks in der Form dieses vorläufigen Aufladungsdrucks auf der Grundlage der vorstehend genannten Beziehung und des Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, erhalten wird.
Alternativ hierzu kann die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung den Kompressorausströmungsdurchfluss auf der Grundlage eines berechneten Werts einer Kompressordrehgeschwindigkeit berechnen, indem die Kompressordrehgeschwindigkeit auf der Grundlage der vorstehend genannten Beziehung und des Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses berechnet wird, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird.
Die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung kann ferner mit einer Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung und einer Aufladungsdruckberechnungseinrichtung versehen sein.
Die Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung berechnet den Durchfluss bzw. Volumenstrom (flow rate) von Luft in dem Drosselventil in der Form eines Drosselkanalluftdurchflusses auf der Grundlage der Öffnung des Drosselventils unter Verwendung eines Drosselmodells. Hierbei ist das Drosselmodell ein Berechnungsmodell, das auf der Grundlage physikalischer Gesetze aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Drosselventil betreffen.
Die Aufladungsdruckberechnungseinrichtung berechnet den Aufladungsdruck auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinheit berechnet wird, unter Verwendung eines Zwischenkühlermodells. Hierbei ist das Zwischenkühlermodell ein Berechnungsmodell, das auf der Grundlage physikalischer Gesetze aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Zwischenkühler betreffen. Dieser Zwischenkühler ist zwischen dem Kompressor und dem Drosselventil eingebaut und kühlt Luft, die aus dem Kompressor herausströmt.
In diesem Fall berechnet die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, unter Verwendung des Einlassventilmodells.
Zusätzlich erfasst die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung den vorläufigen Aufladungsdruck auf der Grundlage der vorstehend genannten Beziehung und des Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird. Die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung berechnet den Kompressorausströmungsdurchfluss auf der Grundlage des vorläufigen Aufladungsdrucks und des Werts des Aufladungsdrucks, der durch die Aufladungsdruckberechnungseinrichtung berechnet wird.
Genauer gesagt kann die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung den Kompressorausströmungsdurchfluss beispielsweise berechnen, indem ein Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert auf der Grundlage der Differenz zwischen dem berechneten Wert eines Aufladungsdrucks und dem vorläufigen Aufladungsdruck erfasst wird, wobei sie dann den berechneten Wert des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mit diesem Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert korrigiert.
Die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung kann ferner mit einer Einlassrohrinnenzustandsberechnungseinrichtung versehen sein. Diese Einlassrohrinnenzustandsberechnungseinrichtung berechnet einen Einlassrohrinnendruck und eine Einlassrohrinnentemperatur auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, unter Verwendung eines Einlassrohrmodells. Hierbei ist das Einlassrohrmodell ein Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Abschnitt des Einlasskanals betreffen, der weiter stromabwärts liegt als das Drosselventil. Zusätzlich sind der Einlassrohrinnendruck und die Einlassrohrinnentemperatur der Druck und die Temperatur von Luft bei diesem Abschnitt des Einlasskanals.
In diesem Fall berechnet die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage der Werte des Einlassrohrinnendrucks und der Einlassrohrinnentemperatur, die durch die Einlassrohrinnenzustandsberechnungseinrichtung berechnet werden, unter Verwendung des Einlassventilmodells.
Die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung kann ferner mit einer Ansprechempfindlichkeitsreflexionseinrichtung versehen sein. Diese Ansprechempfindlichkeitsreflexionseinrichtung reflektiert eine Ansprechverzögerung des Aufladers in dem Wert eines Kompressorausströmungsdurchflusses, der durch die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung berechnet wird.
Genauer gesagt reflektiert die Ansprechempfindlichkeitsreflexionseinrichtung eine Ansprechverzögerung des Aufladers in dem Wert des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird (der der Wert ist, der als die Grundlage für eine Berechnung des Kompressorausströmungsdurchflusses durch die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung dient).
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die nachstehend angegebenen Ergebnisse als ein Resultat einer Durchführung verschiedener Studien erhalten.
Wenn der Auflader allein betrachtet wird, ändert sich die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsdurchfluss und dem Aufladungsdruck in verschiedenerlei Weise entsprechend der Kompressordrehgeschwindigkeit. Ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsdurchfluss und dem Aufladungsdruck in dem Fall einer konstanten Kompressordrehgeschwindigkeit darstellt, weist nämlich die Form einer einzelnen gekrümmten Linie auf (im Wesentlichen ein elliptischer Bogen, der sich in die Richtung des Ursprungs öffnet). Wenn sich die Kompressordrehgeschwindigkeit ändert, ändert sich die Form der Kurve, und ihre Position verschiebt sich.
Demgegenüber kann in dem Brennkraftmaschinensystem, das mit dem Auflader versehen ist, der Aufladungsdruck als eine Funktion des Kompressorausströmungsdurchflusses während eines stabilen Betriebs ausgedrückt werden. Ein Graph, der die Beziehung zwischen diesen Parametern darstellt, weist nämlich die Form einer vorgeschriebenen einzelnen gekrümmten Linie entlang der Richtung der vorstehend genannten Verschiebung unabhängig von der Kompressordrehgeschwindigkeit auf.
Folglich berechnet die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss unter Verwendung der vorstehend genannten Parameter des Einlasssystems (wie beispielsweise einer Drosselventilöffnung) und des Luftmodells, wobei sie den Kompressorausströmungsdurchfluss auf der Grundlage dieses berechneten Werts und der zuvor beschriebenen vorgeschriebenen Beziehung berechnet.
Auf diese Weise wird in einer Konfiguration gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung der Kompressorausströmungsdurchfluss unter Verwendung der vorstehend genannten Parameter des Einlasssystems berechnet, die genauer als Parameter des Auslasssystems erhalten (gemessen oder berechnet) werden können. Somit kann gemäß dieser Konfiguration eine zylinderinterne Luftmenge unter Verwendung des Kompressorausströmungsdurchflusses genauer geschätzt werden.
Zusätzlich kann in Fällen, in denen die Aufladeransprechverzögerung nicht ignoriert werden kann, die Ansprechverzögerung erfolgreich kompensiert werden, indem die Ansprechverzögerung in dem berechneten Wert des Kompressorausströmungsdurchflusses reflektiert wird (genauer gesagt, indem sie beispielsweise in einem berechneten Wert des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses reflektiert wird, der als eine Grundlage zur Berechnung des Kompressorausströmungsdurchflusses dient).
In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Brennkraftmaschinensystem, das ein Anwendungsziel der Erfindung ist, mit einer Brennkraftmaschine, einem Einlasskanal, einem Drosselventil und einem Auflader versehen. Zusätzlich kann dieses Brennkraftmaschinensystem ferner mit einem Zwischenkühler versehen sein.
Der Einlasskanal ist mit einem Zylinder verbunden, der in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist. Zusätzlich ist ein Einlassventil in der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Dieses Einlassventil öffnet und schließt eine Einlassöffnung, die ein Abschnitt des Einlasskanals ist, der mit dem Zylinder verbunden ist. Das Drosselventil ist in dem Einlasskanal eingebaut und eingerichtet, eine Justierung der Strömungswegquerschnittsfläche in dem Einlasskanal zu ermöglichen.
Der Auflader weist einen Kompressor auf. Dieser Kompressor ist eingerichtet, Luft in dem Einlasskanal weiter stromaufwärts als das Drosselventil in dem Einlasskanal zu komprimieren. Der Zwischenkühler ist zwischen dem Kompressor und dem Drosselventil eingebaut und kühlt Luft, die aus dem Kompressor herausströmt.
Die zweite Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung, die ein Brennkraftmaschinensystem mit einer Konfiguration wie vorstehend beschrieben steuert, wobei sie dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mit einer Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung, einer Aufladungsdruckerfassungseinrichtung, einer Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungseinrichtung und einer Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung versehen ist. Die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung kann ferner mit einer Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung, einer Vorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungseinrichtung und einer Kompressorausströmungsdurchflusserfassungseinrichtung versehen sein. Der Ausdruck ”Erfassung” kann auch als Berechnung oder Abschätzung gelesen werden.
Die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung erfasst einen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss (einen Durchfluss bzw. Volumenstrom (flow rate) von Luft, die in den Zylinder eindringt; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) unter Verwendung eines Berechnungsmodells, das auf der Grundlage physikalischer Gesetze aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem (das den Einlasskanal, das Drosselventil, den Kompressor und das Einlassventil umfasst; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) betreffen.
Die Aufladungsdruckerfassungseinrichtung erfasst einen Aufladungsdruck (einen Wert, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert ist; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) unter Verwendung eines anderen Berechnungsmodells (das einen Teil des vorstehend genannten Berechnungsmodells umfassen kann), das auf der Grundlage anderer physikalischer Gesetze (die einen Teil der vorstehend genannten physikalischen Gesetze umfassen können) aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen.
Die Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungseinrichtung erfasst eine vorläufige Einlassluftmenge (den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss in dem Fall, dass angenommen wird, dass der Aufladungsdrucks mit dem Aufladungsdruck übereinstimmt, der während des vorstehend genannten stabilen Betriebszustands erfasst wird; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) auf der Grundlage einer Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung (eine Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und dem Aufladungsdruck während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) und des Werts eines Aufladungsdrucks, der durch die Aufladungsdruckerfassungseinrichtung erfasst wird.
Die Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung schätzt die Kompressordrehgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung (eine Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und einer Kompressordrehgeschwindigkeit während des stabilen Betriebs; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) und des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung erfasst wird, sowie der vorläufigen Einlassluftmenge.
Die Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung erfasst den vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss (den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss in dem Fall, dass angenommen wird, dass die Kompressordrehgeschwindigkeit mit dem Drehgeschwindigkeitsschätzwert während des stabilen Betriebs übereinstimmt; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) auf der Grundlage des Drehgeschwindigkeitsschätzwerts, der durch die Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung geschätzt wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung.
Die Vorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungseinrichtung erfasst einen vorläufigen Aufladungsdruck (einen vorläufigen Wert des Aufladungsdrucks; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) auf der Grundlage der Einlassluft-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung und des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses.
Die Kompressorausströmungsdurchflusserfassungseinrichtung erfasst den Kompressorausströmungsdurchfluss (den Durchfluss bzw. Volumenstrom (flow rate) von Luft, die aus dem Kompressor herausströmt; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) auf der Grundlage des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, des vorläufigen Aufladungsdrucks und des Aufladungsdruckserfassungswerts.
Hierbei kann die Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung mit einer ersten Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung, einer zweiten Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung und einer Drehgeschwindigkeitsschätzwerterfassungseinrichtung versehen sein.
Die erste Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung erfasst eine erste vorläufige Drehgeschwindigkeit, die ein vorläufiger Wert der Kompressordrehgeschwindigkeit ist, auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung erfasst wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung.
Die zweite Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung erfasst eine zweite vorläufige Drehgeschwindigkeit, die ein anderer vorläufiger Wert der Kompressordrehgeschwindigkeit ist, auf der Grundlage der vorläufigen Einlassluftmenge und der Einlassluft-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung.
Die Drehgeschwindigkeitsschätzwerterfassungseinrichtung erfasst einen Schätzwert der Kompressordrehgeschwindigkeit, indem eine Übergangsänderung in der Kompressordrehgeschwindigkeit auf der Grundlage der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit und der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit geschätzt wird.
In diesem Fall kann die Kompressorausströmungsdurchflusserfassungseinrichtung den Kompressorausströmungsdurchfluss berechnen, indem der vorläufige zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mit einem Korrekturwert korrigiert wird, der aus dem Produkt eines Koeffizienten, der auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem vorläufigen Aufladungsdruck und dem Aufladungsdruckerfassungswert und des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses bestimmt wird, und dieser Differenz berechnet wird.
Demgegenüber kann die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung mit einer Drosselkanalluftdurchflusserfassungseinrichtung und einer Einlassrohrinnenzustandserfassungseinrichtung versehen sein.
Die Drosselkanalluftdurchflusserfassungseinrichtung erfasst einen Drosselkanalluftdurchfluss (einen Durchfluss bzw. Volumenstrom (flow rate) von Luft in dem Drosselventil; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) auf der Grundlage der Öffnung des Drosselventils unter Verwendung eines Drosselmodells (das Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Drosselventil betreffen; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf).
Die Einlassrohrinnenzustandserfassungseinrichtung erfasst einen Einlassrohrinnendruck und eine Einlassrohrinnentemperatur, die der Druck und die Temperatur von Luft in diesem Abschnitt sind, auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses unter Verwendung eines Einlassrohrmodells (das Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Abschnitt des Einlasskanals weiter stromabwärts als das Drosselventil betreffen; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf).
In diesem Fall erfasst die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage des Einlassrohrinnendrucks und der Einlassrohrinnentemperatur unter Verwendung eines Einlassventilmodells (das Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft um das Einlassventil herum betreffen; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf).
Zusätzlich kann die Aufladungsdruckerfassungseinrichtung den Aufladungsdruck auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflusserfassungseinrichtung erfasst wird, unter Verwendung eines Zwischenkühlermodells (das Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Zwischenkühler betreffen; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) erfassen.
Des Weiteren kann jeder der vorstehend genannten Parameter (wie beispielsweise eine Drehgeschwindigkeit, ein Druck oder ein Durchfluss bzw. Volumenstrom (flow rate)) durch einen anderen Parameter ersetzt werden, der hierzu äquivalent ist. Beispielsweise können diese anderen äquivalenten Parameter anstelle des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses oder des Aufladungsdrucks verwendet werden. Zusätzlich kann eine ”Drehgeschwindigkeit” anstelle der Drehgeschwindigkeit des Kompressors (pro Einheitszeit) verwendet werden.
Im Allgemeinen ändert sich, wenn lediglich der Auflader allein betrachtet wird, die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsdurchfluss und dem Aufladungsdruck in verschiedenerlei Weise entsprechend der Kompressordrehgeschwindigkeit.
Die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsdurchfluss und dem Aufladungsdruck in dem Fall, dass die Kompressordrehgeschwindigkeit konstant ist, weist nämlich die Form einer einzelnen gekrümmten Linie in der Form eines elliptischen Bogens auf, der sich in die Richtung des Ursprungs öffnet (als die ”Kompressorkennlinie” bezeichnet). Die Form und Position dieser Kompressorkennlinie variiert entsprechend der Kompressordrehgeschwindigkeit. Genauer gesagt verschiebt sich, wenn die Kompressordrehgeschwindigkeit zunimmt, die Kompressorkennlinie nach außen (die Richtung, die sich von dem Ursprung wegbewegt). Eine Vielzahl von Kompressorkennlinien, die unterschiedlichen Kompressordrehgeschwindigkeiten entsprechen, ist in der Form von wesentlichen konzentrischen elliptischen Bögen angeordnet.
Hierbei haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Ergebnisse, die nachstehend angegeben sind, als Resultat einer Durchführung verschiedener Studien erhalten.

(1) Während des vorstehend genannten stabilen Betriebs in dem Brennkraftmaschinensystem, das mit dem Auflader wie vorstehend beschrieben versehen ist (wobei während dieser Zeit der Kompressorausströmungsdurchfluss und der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss übereinstimmen), wird der Aufladungsdruck als eine Funktion des Kompressorausströmungsdurchflusses ausgedrückt.

Die Beziehung zwischen dem Aufladungsdruck und dem Kompressorausströmungsdurchfluss während des stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems, das mit dem Auflader versehen ist, (die vorstehend genannte Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung) weist nämlich die Form einer einzelnen gekrümmten Linie auf, die jeweils einmal die Vielzahl von Kompressorkennlinien schneidet, die in der Form von im Wesentlichen konzentrischen elliptischen Bögen angeordnet sind, wie es vorstehend beschrieben ist (als ”Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve” bezeichnet).
Ein einzelner spezifischer Punkt auf dieser Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve zeigt den Kompressorausströmungsdurchfluss (nämlich den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss) und den Aufladungsdruck für einen spezifischen Betriebszustand an, der die Bedingungen des vorstehend genannten stabilen Betriebs erfüllt. Die Kompressordrehgeschwindigkeit während dieses Betriebszustands ist einmalig bestimmt. Ein einzelner spezifischer Punkt auf der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve ist nämlich ein Kreuzungspunkt zwischen einer einzelnen Kompressorkennlinie, die der Kompressordrehgeschwindigkeit in dem vorstehend genannten spezifischen Betriebszustand entspricht, und der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve.
Somit können, wenn es möglich wäre, die Kompressordrehgeschwindigkeit genau zu schätzen, der Aufladungsdruck und der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss während des spezifischen Betriebszustands entsprechend diesem geschätzten Wert (nämlich der vorläufige Aufladungsdruck und der vorläufige zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss) spezifiziert werden. Die Verwendung hiervon ermöglicht es, das Brennkraftmaschinensystem, das mit dem Auflader versehen ist, genau zu steuern.
Der tatsächliche Kompressorausströmungsdurchfluss während eines tatsächlichen Betriebszustands, der nicht die Bedingungen des vorstehend genannten stabilen Betriebs erfüllt, kann nämlich genau erfasst werden, indem der vorläufige zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage einer Verschiebung dieses Betriebszustands von dem stabilen Betrieb korrigiert wird.
Genauer gesagt wird der Kompressorausströmungsdurchfluss berechnet, indem der vorläufige zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mit dem Korrekturwert korrigiert wird, der aus dem Produkt des Koeffizienten, der auf der Grundlage der Differenz zwischen dem vorläufigen Aufladungsdruck und dem Aufladungsdruckerfassungswert und des vorläufigen Aufladungsdrucks bestimmt wird, und dieser Differenz berechnet wird. Der tatsächliche zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss kann dann auf der Grundlage dieses berechneten Werts genau geschätzt werden.

(2) Eine Ansprechverzögerung des Aufladers kann in dem Brennkraftmaschinensystem, das mit dem Auflader versehen ist, nicht ignoriert werden. Es wird angenommen, dass diese Ansprechverzögerung eine starke Wechselbeziehung mit Übergangsänderungen in der Kompressordrehgeschwindigkeit aufweist.

Diese Kompressordrehgeschwindigkeit kann direkt mit einem Sensor gemessen werden. Ein Einbau eines Kompressordrehgeschwindigkeitsensors in das Brennkraftmaschinensystem vergrößert jedoch die Vorrichtungskosten. Dementsprechend ermöglicht es eine genaue Schätzung der Kompressordrehgeschwindigkeit, während diese Ansprechverzögerung berücksichtigt wird, eine geeignete Steuerung unter Berücksichtigung dieser Ansprechverzögerung ohne Vergrößerung der Vorrichtungskosten auszuführen.
Wenn diese Ansprechverzögerung berücksichtigt wird, kann angenommen werden, dass ein Punkt auf der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve, der einer derzeitigen tatsächlichen Kompressordrehgeschwindigkeit entspricht (nämlich der vorstehend genannte Schnittpunkt) zwischen einem ersten Punkt, der dem derzeitigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss entspricht, und einem zweiten Punkt, der dem derzeitigen Aufladungsdruckerfassungswert entspricht, angeordnet ist.
Hierbei wird während des stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems, das mit dem Auflader versehen ist, die Kompressordrehgeschwindigkeit als eine Funktion des Massendurchflusses der Einlassluft in dem Einlasskanal in der Form einer Einlassluftmenge ausgedrückt (die Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung). Zu diesem Zeitpunkt stimmen die Einlassluftmenge und der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss überein. Zusätzlich wird die Kurve, die die Einlassluft-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung angibt, als die ”Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Kurve” bezeichnet.
Dementsprechend kann angenommen werden, dass ein Punkt auf der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Kurve, der der derzeitigen tatsächlichen Kompressordrehgeschwindigkeit entspricht, zwischen einem ersten Punkt, der dem derzeitigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss entspricht, und einem zweiten Punkt, der der vorläufigen Einlassluftmenge entspricht, die entsprechend dem derzeitigen Aufladungsdruckerfassungswert und der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve erfasst wird, angeordnet ist. Die derzeitige tatsächliche Kompressordrehgeschwindigkeit kann dann auf der Grundlage hiervon genau geschätzt werden.
Genauer gesagt wird die erste vorläufige Drehgeschwindigkeit auf der Grundlage beispielsweise des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung erfasst wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung erfasst. Zusätzlich wird eine zweite vorläufige Drehgeschwindigkeit auf der Grundlage der vorläufigen Einlassluftmenge und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung erfasst. Ein Schätzwert der Kompressordrehgeschwindigkeit wird dann erfasst, indem eine Übergangsänderung in der Kompressordrehgeschwindigkeit auf der Grundlage der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit und der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit geschätzt wird.
Gemäß der Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung der Erfindung, die mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration versehen ist, kann die Kompressordrehgeschwindigkeit genau geschätzt werden, während eine Ansprechverzögerung berücksichtigt wird, indem Einlassparameter (Parameter, die den Status des Einlasssystems anzeigen) verwendet werden, die genauer als Auslassparameter erfasst (gemessen oder berechnet) werden können.
Somit kann gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung das Brennkraftmaschinensystem, das mit dem Auflader versehen ist, mit einer preiswerten Vorrichtungskonfiguration genauer gesteuert werden.
In den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausgestaltungen kann eine Konfiguration angewendet werden, in der, wenn die Menge von Luft, die tatsächlich in den Zylinder während des Einlasshubs aufgenommen wird, als ein Ist-Wert bzw. tatsächlicher Wert einer zylinderinternen Einlassluftmenge bezeichnet wird, der tatsächliche Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge vergangen ist, als ein Voraussagewert der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, die Differenz zwischen dem Voraussagewert der zylinderinternen Einlassluftmenge und dem tatsächlichen Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge als ein Voraussagewert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, und wenn der Voraussagewert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge größer ist als ein vorbestimmter Voraussagewert einer Änderung, der berechnete Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge entsprechend dem Voraussagewert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge korrigiert wird, wobei ein Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des korrigierten berechneten Werts der zylinderinternen Einlassluftmenge gesteuert wird.
In diesem Fall kann, wenn die Differenz zwischen der Öffnung des Drosselventils bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge und der Solldrosselventilöffnung bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge größer als eine vorbestimmte Öffnungsdifferenz ist, ein Voraussagewert einer Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte Voraussagewert der Änderung bestimmt werden.
Außerdem kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der, wenn ein Druck in dem Einlasskanal stromabwärts zu dem Drosselventil als ein Drosselventilstromabwärtsdruck bezeichnet wird, der Drosselventilstromabwärtsdruck, wenn die vorbestimmte Zeitdauer seit dem Start einer Berechnung einer zylinderinternen Einlassluftmenge vergangen ist, als ein Voraussagewert des Drosselventilstromabwärtsdrucks bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, eine Differenz zwischen dem Voraussagewert des Drosselventilstromabwärtsdrucks und des Drosselventilstromabwärtsdrucks bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge als die Änderungsgröße des Drosselventilstromabwärtsdrucks bei dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, und, wenn die Änderungsgröße des Drosselventilstromabwärtsdrucks größer als eine vorbestimmte Druckänderung ist, der Voraussagewert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte Voraussagewert der Änderung bestimmt wird.
Zusätzlich kann eine Konfiguration angewendet werden, in der, wenn der Voraussagewert eine Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte Voraussagewert der Änderung bestimmt worden ist und bestimmt worden ist, dass sich der Voraussagewert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge mehr als der vorbestimmte Voraussagewert der Änderung vergrößert, der berechnete Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge so korrigiert wird, dass er sich vergrößert; demgegenüber wird, wenn der Voraussagewert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte Voraussagewert der Änderung bestimmt worden ist, und bestimmt worden ist, dass sich der Voraussagewert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge mehr als der vorbestimmte Voraussagewert der Änderung zu verkleinert, der berechnete Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge so korrigiert, dass er sich verkleinert.
Zusätzlich kann eine Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge zu einem vorbestimmten Zeitintervall ausgeführt werden, wobei die vorbestimmte Zeit gleich dem vorbestimmten Zeitintervall sein kann.
Zusätzlich kann die vorbestimmte Zeit gleich einer Zeit sein, die von dem Start einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge bis zu einem Zeitpunkt reicht, bei dem ein berechneter Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge, der durch Berechnen der zylinderinternen Einlassluftmenge erhalten wird, verwendet wird, um einen Betrieb einer Brennkraftmaschine zu steuern.
Als ein Ergebnis eines berechneten Werts der zylinderinternen Einlassluftmenge, der entsprechend der Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge korrigiert wird, wenn eine tatsächliche Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge nach dem Start der Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge vergleichweise groß ist, wird eine zylinderinterne Einlassluftmenge berechnet, die mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge übereinstimmt oder die zumindest näher an der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge im Vergleich zu einem berechneten Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge ist, für den keine Korrektur ausgeführt wird.
Zusätzlich wird als ein Ergebnis eine Korrektur des berechneten Werts der zylinderinternen Einlassluftmenge entsprechend der Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge bis zu dem Zeitpunkt, bei dem der berechnete Wert der zylinderinternen Luftmenge zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, eine zylinderinterne Einlassluftmenge berechnet, die mit einer tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge übereinstimmt, wenn sie zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, oder die zumindest näher an der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge im Vergleich mit einem berechneten Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge ist, für den keine Korrektur ausgeführt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Merkmale, Vorteile und technische sowie gewerbliche Bedeutung dieser Erfindung werden in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, beschrieben. Es zeigen:
1 eine Zeichnung, die schematisch die Gesamtkonfiguration eines Brennkraftmaschinensystems zeigt, bei dem ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird;
2 ein Blockschaltbild der in 1 gezeigten Steuerungsvorrichtung;
3 eine Zeichnung, die eine Tabelle zeigt, auf die eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die in 1 gezeigt ist, Bezug nimmt, welche die Beziehung zwischen einer Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße und einer Solldrosselventilöffnung zeigt;
4 ein Zeitablaufdiagramm, das Änderungen in einer vorläufigen Solldrosselventilöffnung, einer Solldrosselventilöffnung und einer vorausgesagten Drosselventilöffnung zeigt;
5 einen Graphen, der eine Funktion zeigt, die verwendet wird, wenn eine vorausgesagte Drosselventilöffnung berechnet wird;
6 eine Zeichnung, die eine Tabelle zeigt, auf die die CPU, die in 1 gezeigt ist, Bezug nimmt, um einen vorläufigen Aufladungsdruck und eine Kompressordrehgeschwindigkeit zu erfassen, die die Beziehung zwischen einem Zwischenkühlerinnendruck, einem Kompressorausströmungsdurchfluss und einer Kompressordrehgeschwindigkeit definiert;
7 eine Zeichnung, die eine Tabelle zeigt, auf die durch die CPU, die in 1 gezeigt ist, Bezug genommen wird, um einen vorläufigen Aufladungsdruck zu erfassen, die die Beziehung zwischen einem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und einem Zwischenkühlerinnendruck definiert;
8 ein Funktionsblockschaltbild, das die Einzelheiten der Konfiguration des in 2 gezeigten Kompressormodells zeigt;
9 eine Zeichnung, die eine Tabelle zeigt, auf die die CPU, die in 1 gezeigt ist, Bezug nimmt, welche die Beziehung zwischen einem Kompressorausströmungsluftdurchfluss, einer Kompressordrehgeschwindigkeit und einem Kompressorwirkungsgrad definiert;
10 ein Flussdiagramm, das eine Drosselventilöffnungsschätzroutine zeigt, die durch die in 1 gezeigte CPU ausgeführt wird;
11 ein Flussdiagramm, das eine Zylinderinterne-Luftmenge-Schätzroutine zeigt, die durch die in 1 gezeigte CPU ausgeführt wird;
12 ein Flussdiagramm, das eine Drosselkanalluftdurchflussroutine zeigt, die durch die in 1 gezeigte CPU ausgeführt wird;
13 eine schematische Zeichnung, die die Beziehung zwischen einem ersten Zeitpunkt, einem vorgeschriebenen Zeitintervall Δt0, einem vorherigen Schätzzeitpunkt t1 und einem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 zeigt;
14 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Schätzung eines Kompressorausströmungsluftdurchflusses und einer kompressorzugeführten Energie zeigt, die durch die in 1 gezeigte CPU ausgeführt wird;
15 ein Funktionsblockschaltbild, das eine Variation des in 8 gezeigten Kompressormodells zeigt;
16 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Zwischenkühlerinnendruck, einem Kompressorausströmungsdurchfluss und einer Kompressordrehgeschwindigkeit für lediglich den Auflader allein, der in 1 gezeigt ist, zeigt;
17 eine Zeichnung, die eine Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Abbildung zeigt, die die stabile Beziehung zwischen einer Einlassmenge und einem Aufladungsdruck in dem Brennkraftmaschinensystem, das in 1 gezeigt ist, definiert;
18 eine Zeichnung, die (i) eine Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung, die die stabile Beziehung zwischen einer Einlassmenge und einer Drehgeschwindigkeit in dem in 1 gezeigten Brennkraftmaschinensystem definiert, und (ii) die Form von Übergangsänderungen in einer Kompressordrehgeschwindigkeit zeigt;
19 ein Funktionsblockschaltbild, das die Einzelheiten einer Konfiguration zeigt, die eine Erfassung eines Kompressorausströmungsdurchflusses in dem in 2 gezeigten Kompressormodell betrifft;
20 ein Funktionsblockschaltbild, das die Einzelheiten der Konfiguration der Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinheit zeigt, die in 19 gezeigt ist;
21 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Schätzung eines Kompressorausströmungsluftdurchflusses und einer kompressorzugeführten Energie zeigt, die durch die in 1 gezeigte CPU ausgeführt wird;
22 eine Zeichnung, die eine Brennkraftmaschine des Funkenzündungstyps zeigt, die mit einem Auflader versehen ist, bei der die Steuerungsvorrichtung der Erfindung angewendet wird;
23 ein Funktionsblockschaltbild, das die Funktionen von Modellen der Erfindung zeigt;
24 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einer Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp und einer Solldrosselöffnung θt zeigt;
25 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einer Differenz Δθ zwischen einer Solldrosselöffnung θt und einer vorausgesagten Drosselöffnung θe und einer Funktion f(θt, θe) zeigt;
26 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einer Drosselöffnung θ und einem Produkt C(θ)·A(θ) zeigt;
27 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit (einer Anzahl von Umdrehungen der Kraftmaschine (NE)), einer Einlassventilöffnung- und Schließzeitsteuerung bzw. einem Einlassventilöffnung- und Schließzeitpunkt (Ventilzeitsteuerung bzw. Ventilzeitpunkt (VT)) und einem Proportionalitätskoeffizienten c definiert;
28 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, einer Einlassventilöffnungs- und Schließzeitsteuerung bzw. einem Einlassventilöffnung- und Schließzeitpunkt VT und einem Wert d definiert;
29 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen einem Druckverhältnis Pn/Pi und einem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt zeigt;
30 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen einem Druckverhältnis Pm/Pi und einem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt zeigt;
31 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen einem Einlassrohrdruck Pm und einem Wert Φ(Pm/Pi) zeigt;
32 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einem Einlassrohrdruck Pm, einer Drosselöffnung θ und einem Wert Φ(Pm/Pi) definiert;
33 eine Zeichnung, die ein Beispiel eines Flussdiagramms zur Ausführung einer arithmetischen Operation entsprechend einem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1 zeigt;
34 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einem Druckverhältnis Pm/Pi, einer Drosselöffnung θ und einem Wert Φ(Pm/Pi) definiert;
35 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen einem Druckverhältnis Pi/Pa, einer Kompressordrehgeschwindigkeit NC und einem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm zeigt;
36 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einem Druckverhältnis Pm/Pi, einer Kompressordrehgeschwindigkeit NC und einem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm definiert;
37 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, der Kompressordrehgeschwindigkeit NC und einem Kompressorwirkungsgrad η zeigt;
38 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, einer Kompressordrehgeschwindigkeit NC und einem Kompressorwirkungsgrad η definiert;
39 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen einem Zwischenkühlerdruck Pi, einer Kompressordrehgeschwindigkeit NC und einem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm zeigt;
40 eine Zeichnung, die eine Abbildung zeigt, die die Beziehung zwischen einem Zwischenkühlerdruck Pi, einer Kompressordrehgeschwindigkeit NC und einem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm zeigt;
41 eine Zeichnung, die ein Beispiel eines Flussdiagramms zur Ausführung einer arithmetischen Operation entsprechend einem Drosselmodell M2, einem Einlassventilmodell M3, einem Einlassrohrmodell M6 und einem Einlassventilmodell M7, einem Kompressormodell M4 und einem Zwischenkühlermodell M5 zeigt;
42 eine Zeichnung, die das Beispiel des Flussdiagramms zur Ausführung der arithmetischen Operation entsprechend dem Drosselmodell M2, dem Einlassventilmodell M3, dem Einlassrohrmodell M6, dem Einlassventilmodell M7, dem Kompressormodell M4 und dem Zwischenkühlermodell M5 zeigt;
43 eine Zeichnung, die das Beispiel des Flussdiagramms zur Ausführung der arithmetischen Operation entsprechend dem Drosselmodell M2, dem Einlassventilmodell M3, dem Einlassrohrmodell M6, dem Einlassventilmodell M7, dem Kompressormodell M4 und dem Zwischenkühlermodell M5 zeigt; und
44 eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen einem Zwischenkühlerdruck Pi, einer Kompressordrehgeschwindigkeit NC und einem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung (ein Ausführungsbeispiel, das als die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung durch den Anmelder zum Zeitpunkt der Einreichung betrachtet wird) unter Bezugnahme auf die Zeichnung bereitgestellt.
Des Weiteren stellt die nachstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele lediglich eine soweit wie möglich detaillierte Beschreibung von Beispielen bereit, die die Erfindung verkörpern, um Beschreibungserfordernisse von Spezifikationen zu erfüllen, wie sie durch Regeln und Regulierungen (Beschreibungserfordernisse und Erfordernisse zur Ermöglichung einer Ausführung der Erfindung) erfordert ist. Dementsprechend ist es, wie es nachstehend beschrieben ist, vollständig eine Sache des gesunden Menschenverstandes, dass die Erfindung in keinerlei Weise auf eine spezifische Konfiguration des nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels begrenzt ist. Da die Einfügung verschiedener Modifikationen, die in Bezug auf die Ausführungsbeispiele gemacht werden können, ein einheitliches Verständnis der Beschreibung der Ausführungsbeispiele behindert, sind diese zusammengefasst am Ende der Beschreibung beschrieben.
<Konfiguration des Brennkraftmaschinensystems>
1 zeigt eine Zeichnung, die schematisch die Gesamtkonfiguration eines Brennkraftmaschinensystems 1 zeigt, bei dem ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird. Das Brennkraftmaschinensystem 1 ist mit einer Reihen-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 2, einem Einlass/Auslass-System 3 und einer Steuerungsvorrichtung 4 versehen (in 1 ist eine Querschnittsansicht der Brennkraftmaschine 2 gezeigt, wobei eine Ebene verwendet wird, die senkrecht zu der Richtung der Anordnung von Zylindern ist). Nachstehend ist eine ausführlichere Beschreibung der Konfiguration jedes Abschnitts des Brennkraftmaschinensystems 1 bereitgestellt.
<Brennkraftmaschine> Zuerst ist eine Beschreibung der Konfiguration der Brennkraftmaschine 2 bereitgestellt.
Ein Zylinderblock 20a, der ein unteres Gehäuse, eine Ölwanne und dergleichen umfasst, ist ein Element, das zusammen mit einem Zylinderkopf 20b den Haupteinheitsabschnitt (Kraftmaschinenblock) der Brennkraftmaschine 2 bildet. Der Zylinderkopf 20b ist an das obere Ende des Zylinderblocks 20a fixiert.
Eine Vielzahl von Zylindern 21 ist in einer Reihe, wie es vorstehend beschrieben ist, in dem Zylinderblock 20a bereitgestellt. Kolben 22 sind in den Zylindern 21 hin- und herbewegbar aufgenommen. Eine Kurbelwelle 23 ist, während sie drehbar gelagert ist, unterhalb der Zylinder 21 und der Kolben 22 aufgenommen. Die Kurbelwelle 23 ist mit den Kolben 22 über Verbindungsstäbe bzw. Pleuelstangen 24 gekoppelt, um auf der Grundlage der Hin- und Herbewegung der Kolben 22 gedreht und angetrieben zu werden.
Eine Einbuchtung ist in der Bodenoberfläche des Zylinderkopfs 20b (die Oberfläche, die dem Zylinderblock 20a gegenüberliegt) ausgebildet. Diese Einbuchtung ist bei einer Stelle bereitgestellt, die dem oberen Ende der Zylinder 21 entspricht. Eine Verbrennungskammer CC ist durch einen Raum innerhalb dieser Einbuchtung und einen Raum innerhalb des Zylinderkopfs 21 oberhalb der oberen Oberfläche des Kolbens 22 ausgebildet.
Ein Gaskanal in der Form einer Einlassöffnung 25 und einer Auslassöffnung 26, die mit der Verbrennungskammer CC in Verbindung sind, ist in dem Zylinderkopf 20b ausgebildet. Die Einlassöffnung 25 bildet einen Einlasskanal gemäß der Erfindung zusammen mit einem Abschnitt des Einlass-/Auslasssystems 3 und dient als ein Verbindungsabschnitt mit den Zylindern 21 in dem Einlasskanal.
Zusätzlich ist ein Ventiltrieb 27 zum Öffnen und Schließen der Einlassöffnung 25 und der Auslassöffnung 26 in dem Zylinderkopf 20b bereitgestellt. Dieser Ventiltrieb 27 ist mit einem Einlassventil 27a, das die Einlassöffnung 25 öffnet und schließt, einem Auslassventil 27b, das die Auslassöffnung 26 öffnet und schließt, und einem Mechanismus zur Veranlassung des Einlassventils 27a und des Auslassventils 27b, zu einer vorgeschriebenen Zeitsteuerung bzw. zu einem vorgeschriebenen Zeitpunkt zu öffnen und zu schließen, versehen. Dieser Mechanismus umfasst eine Einlassnockenwelle, die das Einlassventil 27a antreibt, zusammen mit einer variablen Einlasszeitsteuerungsvorrichtung 27c, die kontinuierlich den Phasenwinkel der Einlassnockenwelle variiert, und eine Auslassnockenwelle 27d, die das Auslassventil 27b antreibt.
Außerdem ist eine Einspritzeinrichtung 28 in der Brennkraftmaschine 2 eingebaut. Die Einspritzeinrichtung 28 ist bereitgestellt, um Kraftstoff in die Auslassöffnung 25 einzuspritzen.
<Einlass-/Auslasssystem> Nachstehend ist eine Beschreibung der Konfiguration des Einlass-/Auslasssystems 3 bereitgestellt, das mit der Brennkraftmaschine 2 verbunden ist.
Ein Einlassverteiler 31 ist mit der Einlassöffnung 25 verbunden. Der Einlassverteiler 31 ist mit einem Ausgleichsbehälter 32 verbunden. Der Ausgleichsbehälter 32 ist mit einer Einlassröhre 33 verbunden. Der Einlasskanal gemäß der Erfindung ist nämlich aus der Einlassöffnung 25, dem Einlassverteiler 31, dem Zwischenbehälter 32 und der Einlassröhre 33 aufgebaut.
Ein Zwischenkühler 34 ist in der Einlassröhre 33 eingebaut. Der Zwischenkühler 34 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist von einem Luftkühlungstyp und kühlt Luft, die durch den Einlasskanal hindurchgeht, indem Wärme mit der Außenluft ausgetauscht wird. Ein Luftfilter 35 ist in der Einlassröhre 33 weiter stromaufwärts als der Zwischenkühler 34 eingebaut.
Ein Drosselventil 36 ist an einer Stelle zwischen dem Zwischenbehälter 32 und dem Zwischenkühler 34 in der Einlassröhre 33 eingebaut. Das Drosselventil 36 ist bereitgestellt, um die Strömungswegquerschnittsfläche (Öffnungsquerschnittsfläche) in dem Einlasskanal zu variieren, und wird durch eine Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a angetrieben bzw. angesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a ein Gleichstrommotor. Diese Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a arbeitet entsprechend einem Ansteuerungssignal, das durch eine elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 (siehe 2) erzeugt und übertragen wird, die nachstehend beschrieben ist, die durch die Steuerungsvorrichtung 4 erreicht wird, so dass eine tatsächliche Drosselventilöffnung θta zu einer Solldrosselventilöffnung θtt wird.
Demgegenüber ist ein Auslassrohr bzw. Abgasrohr 37, das einen Auslassverteiler umfasst, mit der Auslassöffnung 26 verbunden. Ein Abgasreinigungskatalysator 38 ist in dem Abgasrohr 37 eingebaut, das zusammen mit der Auslassöffnung 26 einen Auslasskanal bildet.
Zusätzlich ist ein Auflader 39 in dem Einlass-/Auslasssystem 3 bereitgestellt. Der Auflader 39 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein sogenannter Turbolader und ist mit einer Turbine 39a und einem Kompressor 39b versehen. Die Turbine 39a ist weiter stromaufwärts als der Abgasreinigungskatalysator 38 in dem Abgasrohr 37 eingebaut und wird durch ein Abgas, das durch das Abgasrohr 37 strömt, gedreht und angetrieben. Der Kompressor 39b ist an einer Stelle zwischen dem Zwischenkühler 34 und dem Luftfilter 35a in der Einlassröhre 33 eingebaut (nämlich weiter stromaufwärts als das Drosselventil 36). Dieser Kompressor 39b komprimiert Luft in der Einlassröhre 33, indem er eine Drehung der Turbine 39a begleitend gedreht und angetrieben wird.
<Vorrichtungskonfiguration der Steuerungsvorrichtung> Die Steuerungsvorrichtung 4, die ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist, ist wie nachstehend beschrieben aufgebaut, um einen Betrieb des Brennkraftmaschinensystems 1 zu steuern.
Die Steuerungsvorrichtung 4 ist mit einer elektronischen Steuerungseinheit (die als ”ECU” abgekürzt wird) 40 versehen. Die ECU 40 ist mit einer CPU 40a, einem Nurlesespeicher (ROM) 40b, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 40c, einem Sicherungs-RAM 40d, einer Schnittstelle 40e und einem bidirektionalen Bus 40f versehen. Die CPU 40a, das ROM 40b, das RAM 40c, das Sicherungs-RAM 40d und die Schnittstelle 40e sind miteinander durch den bidirektionalen Bus 40f verbunden.
Eine Routine (ein Programm), das durch die CPU 40a ausgeführt wird, sowie eine Tabelle (eine Abbildung bzw. ein Kennfeld), Parameter und dergleichen, die verwendet werden, wenn diese Routine ausgeführt wird, sind im Voraus in dem ROM 40b gespeichert. Das RAM 40c ist in der Lage, Daten, wenn es erforderlich ist, zeitweise zu speichern, wenn die Routine durch die CPU 40a ausgeführt wird. Das Sicherungs-RAM 40d speichert Daten, wenn die Routine durch die CPU 40a ausgeführt wird, wenn der Strom eingeschaltet ist, wobei es in der Lage ist, diese gespeicherten Daten zu halten, auch nachdem der Strom unterbrochen ist.
Die Schnittstelle 40e ist elektrisch mit verschiedenen Typen von Sensoren, die nachstehend beschrieben sind, verbunden, wobei Signale hiervon zu der CPU 40a übertragen werden können. Zusätzlich ist die Schnittstelle 40e elektrisch mit Betriebsabschnitten, wie beispielsweise der Einspritzeinrichtung 28 und der Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a, verbunden und ist in der Lage, Steuerungssignale zum Betreiben dieser Betriebsabschnitte zu diesen Betriebsabschnitten von der CPU 40a zu übertragen. Die ECU 40 ist nämlich eingerichtet, Signale von jedem der vorstehend genannten Sensoren zu empfangen und die Signale zu jedem Betriebsabschnitt auf der Grundlage des Ergebnisses einer arithmetischen Verarbeitung, die durch die CPU 40a entsprechend diesen Signalen ausgeführt wird, zu übertragen.
<Verschiedene Typen von Sensoren> Ein Drucksensor 41, ein Temperatursensor 42, ein Nockenpositionssensor 43, ein Kurbelpositionssensor 44, ein Drosselpositionssensor 45 und ein Beschleunigungseinrichtungsniederdrückgrößensensor 46 sind in dem Brennkraftmaschinensystem 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel bereitgestellt.
Der Drucksensor 41 und der Temperatursensor 42 sind an einer Stelle zwischen dem Luftfilter 35 und dem Kompressor 39b in der Einlassröhre 33 eingebaut. Der Drucksensor 41 gibt ein Signal, das den Druck der Luft innerhalb des Einlasskanals stromaufwärts von dem Kompressor 39b darstellt, in der Form eines Einlassdrucks Pa aus. Der Temperatursensor 42 gibt ein Signal, das die Temperatur der Luft innerhalb des Einlasskanals stromaufwärts von dem Kompressor 39b darstellt, in der Form einer Einlasstemperatur Ta aus.
Der Nockenpositionssensor 43 erzeugt ein Signal (G2-Signal), das einen einzelnen Impuls für jede 90°-Drehung der vorstehend beschriebenen Einlassnockenwelle, die in der variablen Einlasszeitsteuerungsvorrichtung 27c beinhaltet ist (nämlich für jede 180°-Drehung der Kurbelwelle 23), aufweist.
Der Kurbelpositionssensor 44 ist so angeordnet, dass er der Kurbelwelle 23 gegenüberliegt. Dieser Kurbelpositionssensor 44 gibt einen Signalverlauf aus, der einen Impulsverlauf aufweist, der dem Drehwinkel der Kurbelwelle 23 entspricht (ein Signal entsprechend der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE). Genauer gesagt gibt der Kurbelpositionssensor 44 ein Signal aus, das einen schmalen Impuls für jede 10°-Drehung der Kurbelwelle 23 und einen Breitenimpuls für jede 360°-Drehung der Kurbelwelle 23 aufweist.
Der Drosselpositionssensor 45 ist an einer Stelle bereitgestellt, die dem Drosselventil 36 entspricht. Der Drosselpositionssensor 45 gibt ein Signal, das der Drehphase des Drosselventils 36 entspricht, in der Form der Drosselventilöffnung θta aus.
Der Beschleunigungseinrichtungsniederdrückgrößensensor 46 gibt ein Signal aus, das die Größe eines Niederdrückens des Beschleunigungseinrichtungspedals 47, das durch einen Fahrer betätigt wird, darstellt (eine Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp).
<Funktionsblockkonfiguration der Steuerungsvorrichtung>
2 zeigt ein Funktionsblockschaltbild der Steuerungsvorrichtung 4, die in 1 gezeigt ist. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der vorstehend genannten elektronisch gesteuerten Drosselventillogik A1 zusammen mit einem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1, einem Drosselmodell M2, einem Einlassventilmodell M3, einem Kompressormodell M4, einem Zwischenkühlermodell M5, einem Einlassrohrmodell M6 und einem Einlassventilmodell M7 versehen.
Wie es aus einer nachstehend angegebenen ausführlichen Beschreibung ersichtlich wird, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Hauptabschnitt der Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung der Erfindung durch das Einlassventilmodell M3 realisiert. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel der Hauptabschnitt der Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung der Erfindung durch das Kompressormodell M4 aufgebaut. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel der Hauptabschnitt der Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung der Erfindung durch das Drosselmodell M2 aufgebaut. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel der Hauptabschnitt der Aufladungsdruckberechnungseinrichtung der Erfindung durch das Zwischenkühlermodell M5 aufgebaut. Außerdem ist in diesem Ausführungsmodell der Hauptabschnitt der Einlassrohrinnenzustandsberechnungseinrichtung der Erfindung durch das Einlassrohrmodell M6 aufgebaut.
<Funktion jedes Blocks> Nachstehend ist eine Beschreibung der Funktionen und Aktionen jedes Elements, das in 2 gezeigt ist, bereitgestellt. Des Weiteren wird, da Ableitungen der Gleichungen, die jedes Modell darstellen, allgemein verfügbar sind (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldung Nr. 2001-41095 ( JP-A-2001-41095 ) oder japanische Patenanmeldung Nr. 2003-184613 ( JP-A-2003-184613 )), eine ausführliche Beschreibung hiervon aus der Beschreibung weggelassen.
Zuerst wird eine Beschreibung eines Überblicks einer Schätzung der zylinderinternen Luftmenge bereitgestellt.
In der Brennkraftmaschine 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Einspritzeinrichtung 28 weiter stromaufwärts als das Einlassventil 27a angeordnet. Dementsprechend muss Kraftstoff zu der Zeit, zu der sich das Einlassventil 27a schließt, eingespritzt werden (zu der Zeit eines Abschlusses des Einlasshubs). Dementsprechend ist es, um eine Kraftstoffeinspritzmenge so zu bestimmen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das in der Verbrennungskammer CC gebildet wird, mit einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt, erforderlich, die zylinderinterne Luftmenge im Voraus zu schätzen, wenn sich das Einlassventil 27a schließt.
Folglich schätzt die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Druck und die Temperatur von Luft innerhalb des Zwischenkühlers 34 (Drosselventilstromaufwärtsluft) zu einem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt unter Verwendung eines Berechnungsmodells, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, wobei sie dann die zylinderinterne Luftmenge zu dem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt auf der Grundlage dieser geschätzten Werte abschätzt.
Jedes Modell wird durch eine numerische Gleichung (auch als eine ”allgemeine Gleichung” bezeichnet) dargestellt, die auf der Grundlage physikalischer Gesetze hergeleitet ist, um das Verhalten von Luft zu einem bestimmten Zeitpunkt darzustellen. Normalerweise müssen alle Werte (Variable), die in dieser allgemeinen Formel verwendet werden, Werte zu einem bestimmten Zeitpunkt sein, wenn die Werte, deren Bestimmung gewünscht ist, Werte für diesen bestimmten Zeitpunkt sind. Wenn nämlich ein bestimmtes Modell beispielsweise durch die allgemeine Gleichung y = f(x) dargestellt ist, muss, um den Wert y zu einem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt zu bestimmen, die Variable x ein Wert zu dem zukünftigen Zeitpunkt sein.
Hierbei ist, wie es zuvor beschrieben ist, die zylinderinterne Luftmenge, deren Bestimmung gewünscht ist, ein Wert zu einem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt (arithmetischer Verarbeitungszeitpunkt). Dementsprechend müssen Werte, wie beispielsweise eine Drosselventilöffnung et, ein Einlassdruck Pa, eine Einlasstemperatur Ta, eine Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und eine Öffnungszeitsteuerung bzw. ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 27a (als ein ”Einlassventilzeitpunkt VT” bezeichnet), die in jedem Modell verwendet werden, wie es nachstehend beschrieben wird, alle Werte zu einem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt sein.
Folglich schätzt die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Drosselventilöffnung θt zu einem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt, indem das Drosselventil 36 (die Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a) durch eine Verzögerung von einem Zeitpunkt, wenn eine Solldrosselventilöffnung bestimmt worden ist, gesteuert wird.
Der Einlassdruck Pa, die Einlasstemperatur Ta, die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und der Einlassventilzeitpunkt VT ändern sich natürlich nicht so sehr innerhalb der kurzen Zeitdauer von dem derzeitigen Zeitpunkt zu dem vorstehend genannten vorgeschriebenen Zeitpunkt. Dementsprechend verwendet die Steuerungsvorrichtung 4 jeweils erfasste Werte zu dem derzeitigen Zeitpunkt für den Einlassdruck Pa, die Einlasstemperatur Ta, die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und den Einlassventilzeitpunk VT bei dem vorgeschriebenen Zeitpunkt in der vorstehend genannten allgemeinen Gleichung.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, schätzt die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die zylinderinterne Luftmenge zu einem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt auf der Grundlage eines geschätzten Werts einer Drosselventilöffnung θt zu diesem vorgeschriebenen zukünftigen Zeitpunkt, erfasster Werte eines Einlassdrucks Pa, einer Einlasstemperatur Ta, einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und eines Einlassventilzeitpunkts VT zu dem derzeitigen Zeitpunkt, und jedes Modells.
Nachstehend ist eine ausführliche Beschreibung jedes der Modelle M1 bis M7 und der Logik A1 bereitgestellt.
<Elektronisch gesteuertes Drosselventilmodell M1 und elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1> Das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 ist ein Modell, das die Drosselventilöffnung θt bis zu einem ersten Zeitpunkt nach dem derzeitigen Zeitpunkt (ein Zeitpunkt, der dem Durchlauf einer Verzögerungszeit (TD) (64 ms in diesem Beispiel) von dem derzeitigen Zeitpunkt nachfolgt) auf der Grundlage der Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp bis zu dem derzeitigen Zeitpunkt in Abstimmung mit der elektronisch gesteuerten Drosselventillogik A1 abschätzt.
Genauer gesagt bestimmt die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 eine vorläufige Solldrosselventilöffnung in der Form einer vorläufigen Solldrosselventilöffnung θtt1 bei jeder vorbestimmten Zeit ΔTt1 (2 ms in diesem Beispiel) auf der Grundlage einer Tabelle, die die Beziehung zwischen der Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp und der Solldrosselventilöffnung θtt, die in 3 gezeigt ist, definiert, und einer tatsächlichen Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp, die durch den Beschleunigungseinrichtungsniederdrückgrößensensor 46 erfasst wird.
Zusätzlich stellt die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 die bestimmte vorläufige Solldrosselventilöffnung θtt1 als die Solldrosselventilöffnung θtt zu einem Zeitpunkt ein, der der vorgeschriebenen Verzögerungszeit TD (erster Zeitpunkt) nachfolgt, wie es in dem Zeitdiagramm gemäß 4 gezeigt ist. Die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 stellt nämlich die vorläufige Solldrosselventilöffnung θtt1, die die vorgeschriebene Verzögerungszeit TD zuvor bestimmt worden ist, als die derzeitige Solldrosselventilöffnung θtt ein. Die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 überträgt dann ein Ansteuerungssignal an die Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a, so dass die derzeitige Drosselventilöffnung θta die derzeitige Solldrosselventilöffnung θtt wird.
Wenn jedoch das Ansteuerungssignal von der elektronisch gesteuerten Drosselventillogik A1 zu der Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a übertragen wird, folgt die tatsächliche Drosselventilöffnung θta der Solldrosselventilöffnung θtt mit einer bestimmten Verzögerung aufgrund einer Verzögerung in dem Betrieb der Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a, der Trägheit des Drosselventils 36 und dergleichen. Folglich schätzt (voraussagt) das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 die Drosselventilöffnung zu einer Zeit nach der Verzögerungszeit TD auf der Grundlage der nachstehenden Gleichung (1) (siehe 4). θte(k) = θte(k – 1) + ΔTt1·f(θtt(k), θte(k – 1)) (1) In dieser Gleichung (1) ist θte(k) eine vorausgesagte Drosselventilöffnung θte, die bei dem derzeitigen arithmetischen Verarbeitungszeitpunkt neu geschätzt wird, θtt(k) ist die Solldrosselventilöffnung θtt, die bei dem derzeitigen arithmetischen Verarbeitungszeitpunkt neu eingestellt wird, und θte(k – 1) ist eine vorausgesagte Drosselventilöffnung θte, die zuvor bei dem derzeitigen arithmetischen Verarbeitungszeitpunkt geschätzt worden ist (nämlich eine vorausgesagte Drosselventilöffnung θte, die bei dem vorangegangenen arithmetischen Verarbeitungszeitpunkt neu geschätzt worden ist). Zusätzlich ist die Funktion f(θtt, θte) eine Funktion, die einen Wert zurückgibt, der größer wird, wenn die Differenz Δθ zwischen θtt und θte (nämlich θtt – θte) zunimmt, wie es in 5 gezeigt ist (die Funktion f, die in Bezug auf Δθ monoton ansteigt).
Auf diese Weise bestimmt das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 bei dem derzeitigen arithmetischen Verarbeitungszeitpunkt erneut eine Solldrosselventilöffnung θtt bei dem vorstehend genannten ersten Zeitpunkt (ein Zeitpunkt, der um die Verzögerungszeit TD nach dem derzeitigen Zeitpunkt liegt), wobei es erneut die Drosselventilöffnung θte bei dem ersten Zeitpunkt schätzt. Zusätzlich speichert (aufbewahrt) das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 die Solldrosselventilöffnung θtt und die vorausgesagte Drosselventilöffnung θte bis zu dem ersten Zeitpunkt in dem RAM 40c in einer Form, die mit dem Ablauf der Zeit von dem derzeitigen Zeitpunkt verbunden ist.
<Drosselmodell M2> Das Drosselmodell M2 ist ein Modell, das den Durchfluss von Luft, der durch die Peripherie des Drosselventils 36 hindurchgeht, in der Form eines Drosselkanalluftdurchflusses mt auf der Grundlage allgemeiner Gleichungen schätzt, die dieses Modell in der Form von Gleichung (2) und Gleichung (3) darstellen.
In Gleichung (2) ist Ct(θt) ein Durchflusskoeffizient, der sich entsprechend einer Drosselventilöffnung θt ändert, At(θt) ist eine Drosselöffnungsquerschnittsfläche (Öffnungsquerschnittsfläche der Peripherie des Drosselventils 36 in dem Einlasskanal), der sich entsprechend der Drosselventilöffnung θt ändert, Pic ist ein Luftdruck innerhalb des Zwischenkühlers 34 in der Form eines Zwischenkühlerinnendrucks (nämlich der Luftdruck innerhalb des Einlasskanals stromaufwärts von dem Drosselventil 36 in der Form eines Drosselventilstromaufwärtsdrucks), Pm ist der Luftdruck innerhalb des Einlassrohrabschnitts (ein Abschnitt von dem Drosselventil 36 zu dem Einlassventil 27a in dem Einlasskanal; dies weist nachstehend die gleiche Bedeutung auf) in der Form eines Einlassrohrinnendrucks, Tic ist die Temperatur von Luft innerhalb des Zwischenkühlers 34 in der Form einer Zwischenkühlerinnentemperatur (nämlich die Temperatur von Luft innerhalb des Einlasskanals stromaufwärts von dem Drosselventil 36 in der Form einer Drosselventilstromaufwärtstemperatur), R ist eine Gaskonstante und κ ist das spezifische Wärmeverhältnis von Luft (k wird nachstehend als ein konstanter Wert behandelt).
Hierbei kann Ct(θt)·At(θt), das das Produkt von Ct(θt) und At(θt) auf der rechten Seite der Gleichung (2) ist, empirisch auf der Grundlage der Drosselventilöffnung θt bestimmt werden. Folglich ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Tabelle MAPCTAT, die die Beziehung zwischen der Drosselventilöffnung θt und Ct(θt)·At(θt) definiert, in dem ROM 40b im Voraus gespeichert. Das Drosselmodell M2 bestimmt Ct(θt)·At(θt) (nämlich MAPCTAT(θt(k – 1))) auf der Grundlage der vorausgesagten Drosselventilöffnung θt(k – 1) (nämlich θte), die durch das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 geschätzt wird, und der vorstehend genannten Tabelle MAPCTAT.
Außerdem bestimmt das Drosselmodell M2 einen Wert Φ(Pm(k – 1)/Pic(k – 1)) (nämlich MAPΦ(Pm(k – 1)/Pic(k – 1))) aus dem Wert (Pm(k – 1)/Pic(k – 1)) und der Tabelle MAPΦ. Hierbei ist der Wert (Pm(k – 1)/Pic(k – 1)) ein Wert, der erhalten wird, indem ein unmittelbar vorangegangener (jüngster) Einlassrohrinnendruck Pm(k – 1), der zuvor durch das Einlassrohrmodell M6 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben ist, durch den unmittelbar vorangegangenen (jüngsten) Zwischenkühlerinnendruck (Drosselventilstromaufwärtsdruck) Pic(k – 1), der zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben ist, dividiert wird. Zusätzlich ist die Tabelle MAPΦ eine Tabelle, die die Beziehung zwischen dem Wert Pm/Pic und dem Wert Φ(Pm/Pic) definiert, wobei sie im Voraus in dem ROM 40b gespeichert ist.
Das Drosselmodell M2 bestimmt den Drosselkanalluftdurchfluss mt(k – 1), indem in die vorstehend genannte Gleichung (2) der Wert von Φ(Pm(k – 1)/Pic(k – 1)), der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise bestimmt wird, der unmittelbar vorangegangene (jüngste) Zwischenkühlerinnendruck (Drosselventilstromaufwärtsdruck) Pic(k – 1) und die Zwischenkühlerinnentemperatur (Drosselventilstromaufwärtstemperatur) Tic(k – 1), die zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt worden sind, das nachstehend beschrieben ist, substituiert werden.
<Einlassventilmodell M3> Das Einlassventilmodell M3 ist ein Modell, das den Durchfluss von Luft, die in die Zylinder 21 durch Passieren der Peripherie des Einlassventils 27a eindringt, in der Form des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc aus dem Luftdruck in dem Einlassrohrabschnitt in der Form des Einlassrohrinnendrucks Pm, der Temperatur von Luft innerhalb des Einlassrohrabschnitts in der Form der Einlassrohrinnentemperatur Tm, der Zwischenkühlerinnentemperatur Tic und dergleichen abschätzt.
Ein Druck innerhalb der Zylinder 21 (Verbrennungskammer CC) während des Einlasshubs (einschließlich des Zeitpunkts eines Schließens des Einlassventils 27a) kann als ein Druck stromaufwärts von dem Einlassventil 27a betrachtet werden, anders ausgedrückt als ein Einlassrohrinnendruck Pm. Dementsprechend kann der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc als proportional zu dem Einlassrohrinnendruck Pm zu der Zeit eines Schließens des Einlassventils betrachtet werden. Folglich bestimmt das Einlassventilmodell M3 den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc entsprechend einer allgemeinen Gleichung, die dieses Modell in der Form der nachstehenden Gleichung (4) darstellt, die auf empirischen Gesetzen beruht. mc = (Tic/Tm)·(c·Pm – d) (4)
In der vorstehenden Gleichung (4) ist der Wert c ein Proportionalitätskoeffizient und der Wert d ist ein Wert, der die Menge von verbranntem Gas, das in der Verbrennungskammer CC zurückbleibt, reflektiert. Der Wert von c kann aus einer Tabelle MAPC, die die Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, dem Einlassventilzeitpunkt VT und einer Konstanten c bestimmt, sowie der derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und dem Einlassventilzeitpunkt VT bestimmt werden (c = MAPC(NE, VT)). Diese Tabelle MAPC ist im Voraus in dem ROM 40b gespeichert. Auf ähnliche Weise kann der Wert von d aus einer Tabelle MAPD, die die Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, dem Einlassventilzeitpunkt VT und einer Konstanten d definiert, und der derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE sowie dem Einlassventilzeitpunkt VT bestimmt werden (d = MAPD(NE, VT)). Diese Tabelle MAPD ist ebenso im Voraus in dem ROM 40b gespeichert.
Das Einlassventilmodell M3 schätzt den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1), indem in die vorstehend genannte Gleichung (4) der unmittelbar vorangehende (jüngste) Einlassrohrinnendruck Pm(k – 1) und die Einlassrohrinnentemperatur Tm(k – 1), die zuvor in dem Einlassrohrmodell M6 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben ist, sowie die unmittelbar vorangegangene (jüngste) Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k – 1), die zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben ist, substituiert werden.
<Kompressormodell M4> Das Kompressormodell M4 ist ein Modell, das den Durchfluss von Luft, die aus dem Kompressor 39b herausströmt, (Luft, die dem Zwischenkühler 34 zugeführt wird) in der Form eines Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm auf der Grundlage des Zwischenkühlerinnendrucks Pic und des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc schätzt.
Die Erfinder der Erfindung sind zu den nachstehend angegebenen Ergebnissen als ein Resultat einer Durchführung verschiedener Studien gelangt.
Im Hinblick auf den Auflader 39 alleine ändert sich die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm und dem Zwischenkühlerinnendruck Pic (Aufladungsdruck) in verschiedenerlei Weise entsprechend einer Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, wie es in 6 gezeigt ist. Ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm und dem Zwischenkühlerinnendruck Pic in dem Fall, dass die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm konstant ist, anzeigt, weist nämlich die Form einer einzelnen Kurve (ein im Wesentlichen elliptischer Bogen, der sich in die Richtung des Ursprungs öffnet, nämlich in die Richtung, die nach unten und nach links in der Zeichnung zeigt) auf. Wenn jedoch die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm zunimmt, verschiebt sich zusammen mit einer Änderung der Form der Kurve auch die zugehörige Position in eine Richtung, die sich weg von dem Ursprung bewegt.
Demgegenüber kann im Hinblick auf das Brennkraftmaschinensystem 1, das mit dem Auflader 39 versehen ist, anstelle des Aufladers 39 alleine der Zwischenkühlerinnendruck Pic als eine Funktion des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc, der mit dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm während eines stabilen Betriebs übereinstimmt, während des stabilen Betriebs dargestellt werden, wie es in 7 gezeigt ist (siehe die Kurve, die mit einer schmalen durchgezogenen Linie in der Zeichnung dargestellt ist). Ein Graph, der die Beziehung zwischen diesen zwei Parametern während dieses stabilen Betriebs anzeigt, weist nämlich die Form einer einzelnen vorgeschriebenen Kurve entlang einer Richtung der Verschiebung, die vorstehend genannt ist, unabhängig von der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm auf. Des Weiteren kann diese Beziehung im Voraus durch Experimente bestimmt werden.
Folglich erfasst das Kompressormodell M4 zuerst einen vorläufigen Aufladungsdruck Pic0 von dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc auf der Grundlage der in 7 angezeigten Beziehung. Dieser vorläufige Aufladungsdruck Pic0 ist ein vorläufiger Wert eines Aufladungsdrucks, nämlich des Zwischenkühlerinnendruck Pic, der dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc in dem Fall entspricht, dass der derzeitige Betriebszustand als ein stabiler Betrieb angenommen wird.
Des Weiteren stellt die Kurve, die in 7 mit einer einzelpunkt-gestrichelten Linie angegeben ist, die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm und dem Zwischenkühlerinnendruck Pic dar, entsprechend einem bestimmten zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc und dem vorläufigen Aufladungsdruck Pic0, der auf der Basis hiervon erfasst worden ist, unter Bedingungen, in denen die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm konstant ist (siehe 6) (die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm kann nämlich geschätzt werden, indem eine Kurve spezifiziert wird, die mit der einzelpunkt-gestrichelten Linie angegeben ist). Zusätzlich ist die gerade Linie, die mit der dicken durchgezogenen Linie in 6 angegeben ist, eine Tangente der einzelpunkt-gestrichelten Linienkurve bei einem Schnittpunkt der dünnen durchgezogenen Linienkurve und der einzelpunkt-gestrichelten Linienkurve in der Zeichnung.
Während eines Übergangsbetriebs unterscheidet sich der Zwischenkühlerinnendruck Pic von dem vorläufigen Aufladungsdruck Pic0, wobei sich der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm ebenso von dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc unterscheidet. Dementsprechend erfasst das Kompressormodell M4 einen Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert Δmcm auf der Grundlage einer Differenz ΔPic zwischen dem vorläufigen Aufladungsdruck Pic0 und dem Zwischenkühlerinnendruck Pic und schätzt den Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, indem dieser Korrekturwert Δmcm zu dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc addiert wird.
8 zeigt ein Funktionsblockschaltbild, das die Einzelheiten der Konfiguration des Kompressormodells M4, das in 2 gezeigt ist, zeigt. Unter Bezugnahme auf die 2, 7 und 8 weist das Kompressormodell M4 nachstehend eine Abbildung M41 und arithmetische Verarbeitungseinheiten M42 bis M44 auf.
Die Abbildung M41 ist eine Abbildung MAPPIC0(mc) zur Erfassung des vorläufigen Aufladungsdrucks Pic0 aus dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1), der zuvor durch das Einlassventilmodell M3 geschätzt worden ist (siehe 7), wobei sie im Voraus in dem ROM 40b gespeichert ist. Die arithmetische Verarbeitungseinheit M42 berechnet die Differenz ΔPic zwischen dem vorläufigen Aufladungsdruck Pic0, der unter Verwendung der Abbildung M41 erfasst wird (nämlich MAPPIC0(mc)(k – 1))) und einem unmittelbar vorhergehenden (jüngsten) Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1), der zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben ist.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit M43 berechnet einen Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert Δmcm, indem eine vorgeschriebene Verstärkung K mit dem Wert von ΔPic multipliziert wird, der mit der arithmetischen Verarbeitungseinheit M42 berechnet wird (die Verstärkung K entspricht der Steigung der dicken durchgezogenen Linie in 7). Des Weiteren wird diese Verstärkung K auf der Grundlage einer Abbildung, die in dem ROM 40b im Voraus gespeichert ist, des vorstehend genannten zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1) und des Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1) erfasst (K = MAPK(mc, Pic)).
Die arithmetische Verarbeitungseinheit M44 berechnet und schätzt einen Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1), indem der Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert Δmcm, der mit der arithmetischen Verarbeitungseinheit M43 berechnet wird, zu dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1) addiert wird.
Unter Bezugnahme auf 2 ist das Kompressormodell M4 ein Modell, das eine kompressorzugeführte Energie Ecm schätzt. Die kompressorzugeführte Energie Ecm wird entsprechend einer allgemeinen Gleichung, die einen Abschnitt dieses Modells in der Form der nachstehenden Gleichung (5) darstellt, aus einem Kompressorwirkungsgrad η, dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, dem Wert von Pic/Pa (ein Wert, der durch Dividieren des Zwischenkühlerinnendrucks Pic mit dem Einlassdruck Pa erhalten wird) und der Einlasstemperatur Ta bestimmt (siehe JP-A-2006-70881 für den Vorgang zur Herleitung der nachstehenden Gleichung (5)).
In der vorstehenden Gleichung (5) ist Cp die isobare spezifische Wärme von Luft. Zusätzlich kann der Kompressorwirkungsgrad η empirisch auf der Grundlage des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm geschätzt werden. Somit wird der Kompressorwirkungsgrad η auf der Grundlage einer Tabelle MAPETA, die die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm und dem Kompressorwirkungsgrad η definiert, des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm bestimmt.
Hierbei schätzt das Kompressormodell M4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm auf der Grundlage der in den 6 und 7 angegebenen Beziehungen genau, ohne einen Kompressordrehgeschwindigkeitserfassungssensor zu verwenden. Das Kompressormodell M4 schätzt nämlich die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm aus einem unmittelbar vorangehenden (jüngsten) Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1), der zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben ist, dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1), der wie vorstehend beschrieben geschätzt wird, und einer Abbildung (MAPNcm(Pic, mcm)), wie es in 6 gezeigt ist (Ncm = MAPNcm(Pic(k – 1), mcm(k – 1))).
Die vorstehend genannte Tabelle MAPETA ist im Voraus in dem ROM 40b gespeichert (siehe 9). Das Kompressormodell M4 schätzt einen Kompressorwirkungsgrad n(k – 1) aus dieser Tabelle MAPETA, dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1), der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise geschätzt worden ist, und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm (nämlich MAPETA(mcm(k – 1), Ncm)).
Das Kompressormodell M4 schätzt dann die kompressorzugeführte Energie Ecm(k – 1), indem in die vorstehend genannte Gleichung (5) der Kompressorwirkungsgrad η(k – 1) und der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1), die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise geschätzt werden, der Wert von Pic(k – 1)/Pa und die derzeitige Einlasstemperatur Ta substituiert werden. Hierbei ist der Wert von Pic(k – 1)/Pa ein Wert, der erhalten wird, indem der unmittelbar vorangegangene (jüngste) Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1), der zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben wird, durch den derzeitigen Einlassdruck Pa dividiert wird.
<Zwischenkühlermodell M5> Das Zwischenkühlermodell M5 ist ein Modell, das den Zwischenkühlerinnendruck Pic und die Zwischenkühlerinnentemperatur Tic entsprechend allgemeiner Gleichungen, die dieses Modell in der Form der nachstehenden Gleichungen (6) und (7) darstellen, aus der Einlasstemperatur Ta, dem Durchfluss von Luft, die in den Zwischenkühlerabschnitt strömt (nämlich der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm), der kompressorzugeführten Energie Ecm und dem Durchfluss von Luft, die aus dem Zwischenkühlerabschnitt strömt (nämlich der Drosselkanalluftdurchfluss mt), bestimmt (siehe JP-A-2006-70881 für den Vorgang zur Herleitung der nachstehenden Gleichungen (6) und (7)).
Des Weiteren umfasst der Zwischenkühlerabschnitt den Zwischenkühler 34 zusammen mit dem Einlasskanal von dem Auslass des Kompressors 39b zu dem Drosselventil 36. Zusätzlich stellt in den nachstehenden Gleichungen (6) und (7) Vic das Volumen des Zwischenkühlerabschnitts dar. d(Pic/Tic)/dt = (R/Vic)·(mcm – mt) (6) dPic/dt = (R/Vic)·(mcm·Ta – mt·Tic) + (κ – 1)/(Vic)·(Ecm – K(Tic – Ta)) (7)
Das Zwischenkühlermodell M5 schätzt den jüngsten Zwischenkühlerinnendruck Pic(k) und die jüngste Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k), indem Berechnungen auf der Grundlage der Gleichungen (6) und (7) ausgeführt werden, indem der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1) und die kompressorzugeführte Energie Ecm(k – 1), die durch das Kompressormodell M4 erhalten werden, der Drosselkanalluftdurchfluss mt(k – 1), der durch das Drosselmodell M2 erfasst wird, und die derzeitige Einlasstemperatur Ta in die rechten Seiten der Gleichungen (6) und (7) substituiert werden.
<Einlassrohrmodell M6> Das Einlassrohrmodell M6 ist ein Modell, das den Einlassrohrinnendruck Pm und die Einlassrohrinnentemperatur Tm entsprechend allgemeiner Gleichungen, die dieses Modell in der Form der nachstehenden Gleichungen (8) und (9) darstellen, aus dem Durchfluss von Luft, die in den Einlassrohrabschnitt strömt (nämlich der Drosselkanalluftdurchfluss mt), und der Zwischenkühlerinnentemperatur (der Drosselventilstromaufwärtstemperatur) Tic sowie dem Durchfluss von Luft, die aus dem Einlassrohrabschnitt strömt (nämlich der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc), bestimmt. Des Weiteren stellt Vm das Volumen des Einlassrohrabschnitts in den nachstehenden Gleichungen (8) und (9) dar. d(Pm/Tm)/dt = (R/Vm)·(mt – mc) (8) dPm/dt = κ·(R/Vm)·(mt·Tic – mc·Tm) (9)
Das Einlassrohrmodell M6 schätzt den jüngsten Einlassrohrinnendruck Pm(k) und die jüngste Einlassrohrinnentemperatur Tm(k), indem Berechnungen auf der Grundlage der Gleichungen (8) und (9) ausgeführt werden, indem der Drosselkanalluftdurchfluss mt(k – 1), der durch das Drosselmodell M2 erfasst wird, der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1), der durch das Einlassventilmodell M3 erfasst wird, und die jüngste Zwischenkühlerinnentemperatur (Drosselventilstromaufwärtstemperatur) Tic(k), die durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt wird, in die rechten Seiten der Gleichungen (8) und (9) substituiert werden.
<Einlassventilmodell M7> Das Einlassventilmodell M7 umfasst ein Modell, das ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Einlassventilmodell M3 ist. Das Einlassventilmodell M7 bestimmt den jüngsten zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k), indem in eine allgemeine Gleichung, die dieses Modell in der Form der vorstehend genannten Gleichung (4) darstellt, der jüngste Einlassrohrinnendruck Pm(k) und die jüngste Einlassrohrinnentemperatur Tm(k), die durch das Einlassrohrmodell M6 geschätzt werden, und die jüngste Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k), die durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt wird, substituiert werden.
Das Einlassventilmodell M7 bestimmt dann einen geschätzten Wert bzw. Schätzwert einer zylinderinternen Luftmenge in der Form einer vorausgesagten zylinderinternen Luftmenge KLfwd, indem eine Zeit Tint (eine Zeit von einem Öffnen zu einem Schließen des Einlassventils 27a), die aus der derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und dem derzeitigen Einlassventilzeitpunkt VT berechnet wird, mit dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k), der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise bestimmt wird, multipliziert wird.
<Spezifisches Beispiel eines Betriebs des Ausführungsbeispiels>
Nachstehend ist eine Beschreibung eines spezifischen Beispiels des Betriebs der Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, die mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration versehen ist, unter Verwendung von Flussdiagrammen bereitgestellt. Des Weiteren ist in den Zeichnungen, die Flussdiagramme zeigen, der Begriff ”Schritt” mit einem ”S” abgekürzt.
<Abschätzung der Drosselventilöffnung> Die CPU 40a führt eine Drosselventilöffnungsschätzroutine 1000, die in 10 gezeigt ist, bei jedem vorgeschriebenen arithmetischen Verarbeitungszyklus ΔTt1 (2 ms in diesem Beispiel) aus.
Die CPU 40a beginnt eine Verarbeitung der Routine 1000 bei einer vorgeschriebenen Zeitsteuerung bzw. einem vorgeschriebenen Zeitpunkt. Wenn eine Verarbeitung der Routine 1000 gestartet worden ist, wird zuerst eine Variable i auf ”0” in Schritt 1005 gesetzt. Als nächstes wird in einem Schritt 1010 eine Bestimmung getroffen, ob die Variable i gleich der Anzahl von Verzögerungen ntdly ist oder nicht. Diese Anzahl von Verzögerungen ntdly ist ein Wert (32 in diesem Beispiel), der durch Dividieren der Verzögerungszeit TD (64 ms in diesem Beispiel) durch den arithmetische Verarbeitungszyklus ΔTt1 erhalten wird.
Zu diesem Zeitpunkt unmittelbar nach einem Beginn der Verarbeitung der Routine 1000 ist die Variable i ”0”. Dementsprechend ist die Bestimmung gemäß Schritt 1010 ”Nein” und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 1015 voran. In Schritt 1015 substituiert die CPU 40a den Wert der Solldrosselventilöffnung θtt(i + 1) in die Solldrosselventilöffnung θtt(i), und substituiert in dem nachfolgenden Schritt 1020 den Wert der vorausgesagten Drosselventilöffnung θte(i + 1) in die vorausgesagte Drosselventilöffnung θte(i). Als Ergebnis der vorstehend beschriebenen Verarbeitung wird der Wert der Solldrosselventilöffnung θtt(1) in die Solldrosselventilöffnung θtt(0) substituiert, und der Wert der vorausgesagten Drosselventilöffnung θte(1) wird für die vorausgesagte Drosselventilöffnung θte(0) gespeichert. Nachfolgend vergrößert die CPU 40a den Wert der Variable i um ”1” in Schritt 1025 und springt dann zu der Verarbeitung gemäß Schritt 1010 zurück.
Während der Zeit, zu der der Wert der Variable i kleiner als die Anzahl von Verzögerungen ntdly ist, werden die Schritte 1015 bis 1025 wieder ausgeführt. Die Schritte 1015 bis 1025 werden nämlich wiederholt ausgeführt, bis der Wert der Variable i gleich der Anzahl von Verzögerungen ntdly wird. Als Ergebnis wird der Wert der Solldrosselventilöffnung θtt(i + 1) sequentiell zu der Solldrosselventilöffnung θtt(i) verschoben, und der Wert der vorausgesagten Drosselventilöffnung θte(i + 1) wird sequentiell zu der vorausgesagten Drosselventilöffnung θte(i) verschoben.
Wenn der Wert der Variable i gleich der Anzahl von Verzögerungen ntdly ist, wird die Bestimmung gemäß Schritt 1010 ”Ja” und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 1030 voran. In Schritt 1030 bestimmt die CPU 40a die derzeitige vorläufige Solldrosselventilöffnung θtt1 auf der Grundlage der derzeitigen Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp und der Tabelle gemäß 3 und speichert diese für die Solldrosselventilöffnung θtt(ntdly), um diese Solldrosselventilöffnung θtt nach der Verzögerungszeit TD zu bilden.
Nachfolgend schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1035 voran. In diesem Schritt 1035 berechnet die CPU 40a die vorausgesagte Drosselventilöffnung θte(ntdly) nach der Verzögerungszeit TD von der derzeitigen Zeit auf der Grundlage der vorausgesagten Drosselventilöffnung θte(ntdly – 1), die zu der Zeit der vorangegangenen arithmetische Verarbeitung gespeichert worden ist, der Solldrosselventilöffnung θtt(ntdly), die in Schritt 1030 gespeichert worden ist, und der vorstehend genannten Gleichung (1) (siehe die Gleichung, die in Schritt 1035 in 10 gezeigt ist). Die CPU 40a übertragt dann ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a in Schritt 1040, so dass die tatsächliche Drosselventilöffnung θta die Solldrosselventilöffnung θtt(0) wird, woraufhin diese Routine zeitweise endet.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, werden in dem Speicher, der die Solldrosselventilöffnung θtt betrifft (RAM 40c), die Inhalte dieses Speichers jedes Mal, wenn diese Routine ausgeführt wird, um eins verschoben. Der für die Solldrosselventilöffnung θtt(0) gespeicherte Wert wird dann als die Solldrosselventilöffnung θtt eingestellt, die zu der Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a durch die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 ausgegeben wird.
Der Wert, der für die Solldrosselventilöffnung θtt(ntdly) als Ergebnis der derzeitigen Ausführung dieser Routine gespeichert wird, wird nämlich für θtt(0) gespeichert, nachdem diese Routine 1100 die Anzahl von Verzögerungen ntdly wiederholt worden ist (nach der Verzögerungszeit TD). Zusätzlich wird in dem Speicher, der die vorausgesagte Drosselventilöffnung θte betrifft (RAM 40c), die vorausgesagte Drosselventilöffnung θte nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit (m·ΔTt) von der derzeitigen Zeit für θte(m) in demselben Speicher gespeichert. Der Wert von m in diesem Fall ist eine ganze Zahl von 0 bis ntdly.
<Schätzung des zylinderinternen Luftvolumens> Demgegenüber schätzt die CPU 40a die zylinderinterne Luftmenge (eine vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd) zu einem Zeitpunkt nach der derzeitigen Zeit, indem eine in 11 gezeigte Zylinderinterne-Luftmenge-Schätzroutine bei jedem vorgeschriebenen arithmetische Verarbeitungszyklus θTt2 (8 ms in diesem Beispiel) ausgeführt wird.
Genauer gesagt beginnt die CPU 40a eine Verarbeitung der Routine 1100 zu einem vorgeschriebenen Zeitpunkt bzw. zu einer vorgeschriebenen Zeitsteuerung. Wenn eine Verarbeitung der Routine 1100 gestartet worden ist, schreitet die Verarbeitung zuerst zu einer Routine 1200 voran, die in dem Flussdiagramm gemäß 12 angezeigt ist, um den Drosselkanalluftdurchfluss mt(k – 1) durch das vorstehend genannte Drosselmodell M2 in einem Schritt 1105 zu bestimmen.
In der Routine 1200 liest die CPU 40a in einem Schritt 1205 zuerst die vorausgesagte Drosselventilöffnung θte(m), die als die Drosselventilöffnung zu einem Zeitpunkt, der am nächsten zu der derzeitigen Zeit nach einem vorgeschriebenen Zeitintervall Δt0 von der derzeitigen Zeit liegt, geschätzt worden ist, als die vorausgesagte Drosselventilöffnung θt(k – 1) von dem Wert von θte(m), der in dem Speicher als ein Ergebnis einer Ausführung der vorstehend genannten Routine 1000 gespeichert worden ist. Hierbei ist in diesem Beispiel das vorgeschriebene Zeitintervall Δt0 der Zeitbetrag von einem vorgeschriebenen Zeitpunkt vor einem Start einer Kraftstoffeinspritzung in einen spezifischen Zylinder (letzter Zeitpunkt, um den eine Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt sein muss) zu einem Schließen des Einlassventils 27a in dem Einlasshub desselben Zylinders (zweiter Zeitpunkt).
Zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibungen wird der Zeitpunkt, der der vorausgesagten Drosselventilöffnung θt(k – 1) zu der Zeit der vorangegangenen arithmetischen Verarbeitung entspricht, als der vorangegangene Schätzzeitpunkt t1 bezeichnet, und der Zeitpunkt, der der vorausgesagten Drosselventilöffnung θt(k – 1) zu der Zeit der derzeitigen arithmetische Verarbeitung entspricht, wird als der derzeitige Schätzzeitpunkt t2 bezeichnet (siehe 13, die ein schematisches Diagramm zeigt, welches eine Beziehung zwischen dem ersten Zeitpunkt, dem vorgeschriebenen Zeitintervall Δt0, dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 und dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 zeigt).
Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1210 voran, wobei die CPU 40a Ct(θt)·At(θt) der vorstehend genannten Gleichung (2) aus der Tabelle MAPCTAT und der vorausgesagten Drosselventilöffnung θt(k – 1) bestimmt. Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1215 voran, wobei die CPU 40a den Wert Φ(Pm(k – 1)/Pic(k – 1)) aus dem Wert von (Pm(k – 1)/Pic(k – 1)) und der Tabelle MAPΦ bestimmt. Hierbei ist der Wert (Pm(k – 1)/Pic(k – 1)) ein Wert, der durch Dividieren des Einlassrohrinnendrucks Pm(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in Schritt 1125, der nachstehend beschrieben ist, während einer vorangegangenen Ausführung der Routine gemäß 11 bestimmt worden ist, durch den Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in Schritt 1120, der nachstehend beschrieben ist, während einer vorangegangenen Ausführung der Routine gemäß 11 bestimmt worden ist, erhalten wird.
Nachfolgend schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1220 voran, wobei die CPU 40a den Drosselkanalluftdurchfluss mt(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 auf der Grundlage der Werte, die jeweils in den Schritten 1210 und 1215 bestimmt werden, der vorstehend genannten Gleichung (2), die das Drosselmodell M2 darstellt (siehe die Gleichung, die in Schritt 1220 in 12 gezeigt ist), und des Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1) und der Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in Schritt 1120, der nachstehend beschrieben wird, während einer vorangegangenen Ausführung der Routine gemäß 11 bestimmt worden ist. Diese Routine 1200 endet dann zeitweise und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 1110 gemäß 11 voran.
In Schritt 1110 bestimmt die CPU 40a einen Koeffizienten c der vorstehend genannten Gleichung (4), die das Einlassventilmodell M3 darstellt (siehe die Gleichung, die in Schritt 1110 in 11 gezeigt ist), aus der Tabelle MAPC, der derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und dem derzeitigen Einlassventilzeitpunkt VT. Auf ähnliche Weise bestimmt die CPU 40a einen Wert d der Gleichung (4) aus der Tabelle MAPD, der derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und dem derzeitigen Einlassventilzeitpunkt VT. Außerdem bestimmt die CPU 40a den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 auf der Grundlage der Gleichung (4), der Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, die in Schritt 1120, der nachstehend beschrieben ist, während der vorangegangenen Ausführung dieser Routine bestimmt worden ist, und des Einlassrohrinnendrucks Pm(k – 1) und der Einlassrohrinnentemperatur Tm(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, die in Schritt 1125, der nachstehend beschrieben ist, während der vorangegangenen Ausführung dieser Routine bestimmt worden sind.
Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1115 voran, wobei sie dann zu der Verarbeitung einer Routine 1400 voranschreitet, die in dem Flussdiagramm gemäß 14 angezeigt ist, um den Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1) und die kompressorzugeführte Energie Ecm(k – 1) mit dem Kompressormodell M4 zu bestimmen.
In der Routine 1400 erfasst die CPU 40a den vorläufigen Aufladungsdruck Pic0 in einem Schritt 1410 auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in Schritt 1110 erfasst worden ist, und der vorstehend genannten Abbildung MAPPIC0(mc). Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 1420 voran, wobei die CPU 40a die Differenz ΔPic zwischen diesem vorläufigen Aufladungsdruck Pic0 und dem Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in einem Schritt 1120, der nachstehend beschrieben ist, während der vorangegangenen Ausführung dieser Routine gemäß 11 bestimmt worden ist, berechnet.
Nachfolgend schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 1430 voran, wobei die CPU 40a die Verstärkung K auf der Grundlage des Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1), des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 und der vorstehend genannten Abbildung MAPK(mc, Pic) erfasst. Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 1440 voran, wobei die CPU 40a einen Kompressorausstromungsdurchflusskorrekturwert Δmcm berechnet, indem diese Verstärkung K und der vorstehend genannte Wert ΔPic multipliziert werden. Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 1450 voran, wobei die CPU 40a den Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 bestimmt, indem der Korrekturwert Δmcm, der in Schritt 1440 berechnet wird, zu dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 addiert wird.
Nachfolgend schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 1460 voran, wobei die CPU 40a die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm auf der Grundlage des Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1), des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm(k – 1) und der vorstehend genannten Abbildung MAPNcm(Pic, mcm) schätzt. Nachfolgend bestimmt die CPU 40a den Kompressorwirkungsgrad η(k – 1) in einem Schritt 1470 auf der Grundlage der Tabelle MAPETA und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, die in dem Schritt 1460 geschätzt wird.
Außerdem schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 1480 voran, wobei die CPU 40a die kompressorzugeführte Energie Ecm(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 auf der Grundlage des Werts von Pic(k – 1)/Pa, der erhalten wird, indem der Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in Schritt 1120, der nachstehend beschrieben ist, während der vorangegangenen Ausführung der Routine gemäß 11 bestimmt wird, durch den derzeitigen Einlassdruck Pa dividiert wird, des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm(k – 1), der in dem Schritt 1450 bestimmt wird, des Kompressorwirkungsgrads η(k – 1), der in dem Schritt 1470 bestimmt wird, der derzeitigen Einlasstemperatur Ta und der vorstehend genannten Gleichung (5), die einen Teil des Kompressormodells M4 darstellt (siehe die Gleichung, die in Schritt 1420 in 14 gezeigt ist), bestimmt. Diese Routine 1400 endet dann zeitweise und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 1120 gemäß 11 voran.
In Schritt 1120 bestimmt die CPU 40a den Zwischenkühlerinnendruck Pic(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 und den Wert {Pic/Tic}(k), der erhalten wird, indem dieser Zwischenkühlerinnendruck Pic(k) durch die Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 dividiert wird, auf der Grundlage einer Gleichung, die durch Diskretisieren der Gleichungen (6) und (7) erhalten wird, welche das Zwischenkühlermodell M5 darstellen (Differenzgleichung; siehe die Gleichung, die in Schritt 1120 in 11 gezeigt ist), des Drosselkanalluftdurchflusses mt(k – 1), des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm(k – 1) und der kompressorzugeführten Energie Ecm(k – 1), die in den Schritten 1105 und 1115 bestimmt werden.
Des Weiteren ist Δt ein diskretes Intervall, das in Berechnungen durch dieses Zwischenkühlermodell M5 (Schritt 1120) und in Berechnungen durch das Einlassrohrmodell M6, das nachstehend beschrieben ist (Schritt 1125), verwendet wird, wobei es durch die nachstehende Gleichung dargestellt ist: Δt = t2 – t1.
In Schritt 1120 werden nämlich der Zwischenkühlerinnendruck Pic(k) und die Zwischenkühlerinnentemperatur Tick) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 aus dem Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1) und der Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt tl bestimmt.
Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1125 voran, wobei die CPU 40a den Wert Pm(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 sowie den Wert {Pm/Tm}(k), der erhalten wird, indem der Einlassrohrinnendruck Pm(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 durch die Einlassrohrinnentemperatur Tm(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 dividiert wird, auf der Grundlage einer Gleichung, die durch Diskretisieren der Gleichungen (8) und (9), die das Einlassrohrmodell M6 darstellen (Differenzgleichung; siehe die Gleichung, die in Schritt 1125 in 11 gezeigt ist) erhalten wird, des Drosselkanalluftdurchflusses mt(k – 1) und des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1), die jeweils in den Schritten 1105 und 1110 bestimmt werden, sowie der Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, die in Schritt 1120 während der vorangegangenen Ausführung dieser Routine bestimmt wird, bestimmt. In Schritt 1125 werden nämlich der Einlassrohrinnendruck Pm(k) und die Einlassrohrinnentemperatur Tm(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 aus dem Einlassrohrinnendruck Pm(k – 1) und der Einlassrohrinnentemperatur Tm(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 bestimmt.
Nachfolgend schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1130 voran, wobei die CPU 40a den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 unter Verwendung der vorstehend genannten Gleichung (4) bestimmt, die das Einlassventilmodell M7 darstellt. Zu dieser Zeit werden die in Schritt 1110 bestimmten Werte für den Koeffizienten c und den Wert d verwendet. Zusätzlich werden die Werte (jüngsten Werte) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2, die jeweils in den Schritten 1120 und 1125 bestimmt werden, für die Zwischenkühlerinnentemperatur Tic(k), den Einlassrohrinnendruck Pm(k) und die Einlassrohrinnentemperatur Tm(k) verwendet.
Die CPU 40a berechnet dann eine Einlassventilöffnungszeit (eine Zeit von einem Öffnen zu einem Schließen des Einlassventils 27a) Tint in einem Schritt 1135, die entsprechend der derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und dem derzeitigen Einlassventilzeitpunkt VT bestimmt wird, und berechnet ferner die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd in dem nachfolgenden Schritt 1140, indem die Einlassventilöffnungszeit Tint mit dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k) bei dem derzeitigen Schätzzeitpunkt t2 multipliziert wird, woraufhin diese Routine zeitweise endet.
Nachstehend ist eine zusätzliche Beschreibung der vorausgesagten zylinderinternen Luftmenge KLfwd, die in der vorstehenden Art und Weise berechnet wird, bereitgestellt. Hierbei sei aus Gründen der Beschreibung angenommen, dass der arithmetische Verarbeitungszyklus ΔTt2 der Zylinderinterne-Luftmenge-Schätzroutine gemäß 11 ausreichend kürzer als die Zeit ist, in der sich die Kurbelwelle 23 um 360° dreht, und es sei angenommen, dass das vorgeschriebene Zeitintervall Δt0 sich nicht in großem Umfang ändert.
Zu dieser Zeit verschiebt sich der derzeitige Schätzzeitpunkt t2 zu einem zukünftigen Zeitpunkt um näherungsweise die Länge des arithmetischen Verarbeitungszyklus ΔTt2 jedes Mal, wenn die Ausführung der Zylinderinterne-Luftmenge-Schätzroutine 1100 wiederholt wird. Wenn diese Routine dann bei einem vorgeschriebenen Zeitpunkt (letzter Zeitpunkt, bei dem eine Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt sein muss) vor dem Start einer Kraftstoffeinspritzung eines spezifischen Zylinders ausgeführt wird, stimmt der derzeitige Schätzzeitpunkt t2 im Wesentlichen mit dem vorstehend genannten zweiten Zeitpunkt (eine Zeit eines Schließens des Einlassventils 27a bei dem Einlasshub dieses Zylinders) überein. Somit wird die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd, die bei diesem Zeitpunkt berechnet wird, der geschätzte Wert der zylinderinternen Luftmenge bei dem zweiten Zeitpunkt.
<Aktion und Wirkungen des Ausführungsbeispiels> Wie es vorstehend beschrieben worden ist, berechnet die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc unter Verwendung von Einlasssystemparametern, die genauer als Auslasssystemparameter erfasst (gemessen oder berechnet) werden können, und von Luftmodellen (wie beispielsweise ein Einlassventilmodell), wobei sie den Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm auf der Grundlage des berechneten zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc und einer vorgeschriebenen Beziehung, wie sie in 7 gezeigt ist, berechnet. Somit können gemäß der Konfiguration dieses Ausführungsbeispiels der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm und die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd genauer geschätzt werden.
Zusätzlich wird, wenn die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm und die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd berechnet, anstelle der Ausgabewerte eines Luftdurchflusssensors der Drosselkanalluftdurchfluss mt, der durch das Drosselmodell M2 geschätzt wird, verwendet. Somit können gemäß der Konfiguration dieses Ausführungsbeispiels der Kompressorausstromungsluftdurchfluss mcm und die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd mit noch größerer Genauigkeit geschätzt werden.
Außerdem sind in der Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Kompressormodell M4 und das Zwischenkühlermodell M5 aufgebaut, ohne einen Kompressordrehgeschwindigkeitserfassungssensor zu verwenden. Somit kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine sehr genaue Schätzung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm und der vorausgesagten zylinderinternen Luftmenge KLfwd mit einer einfachen und sehr zuverlässigen Systemkonfiguration ausgeführt werden.
<Variationsbeispiele> Des Weiteren hat, wie es vorstehend beschrieben ist, der Anmelder lediglich ein typisches Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das zum Zeitpunkt der Anmeldung als die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrachtet worden ist. Dementsprechend ist die Erfindung natürlich nicht in irgendeiner Weise auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Somit ist es selbstverständlich, dass verschiedene Modifikationen in Bezug auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel innerhalb eines Bereichs, der nicht von den essentiellen Teilen der Erfindung abweicht, ausgeführt werden können.
Nachstehend ist eine Beschreibung mehrerer Beispiele von typischen Variationen bereitgestellt. Es ist selbstverständlich, dass die Variationen nicht auf die nachstehend aufgeführten begrenzt sind. Zusätzlich können alle oder ein Teil einer Vielzahl von Variationen innerhalb eines Bereichs, in dem es nicht zu technischen Konflikten kommt, wechselseitig kombiniert werden. Die Erfindung (und insbesondere das, was im Hinblick auf eine Aktion oder Funktion unter jedem der Bauelemente dargestellt ist, die die Mittel zur Lösung der Aufgaben der Erfindung bilden) soll nicht auf der Grundlage der Beschreibung des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels oder der nachstehenden Variationen als eingeschränkt betrachtet werden. Eine derartige einschränkende Interpretation ist nicht zulässig, da sie in unfairer Weise die Vorteile des Anmelders (der aufgrund der First-to-File-Regel in Eile war, diese einzureichen) beschneidet, während im Gegenteil Nachahmer bevorteilt werden.

(A) Die Erfindung ist nicht auf die spezifische Vorrichtungskonfiguration begrenzt, die in dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel angegeben ist.

Beispielsweise kann die Erfindung bei einer Benzinkraftmaschine, einer Dieselkraftmaschine, einer Methanolkraftmaschine, einer Bioethanolkraftmaschine oder einem beliebigen anderen Typ einer Brennkraftmaschine angewendet werden. Es gibt keine spezifischen Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl von Zylindern oder einer Zylinderanordnung (Reihentyp, V-Typ oder Boxer-Typ).
Der Zwischenkühler 34 kann ebenso von einem wassergekühlten Typ sein. Alternativ hierzu kann der Zwischenkühler 34 fehlen. Der Auflader 39 kann ebenso ein anderer Typ als ein Turboladertyp sein.

(B) Zusätzlich ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Funktionen und den spezifischen Betrieb eingeschränkt, die in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel angegeben sind.

Beispielsweise muss die Verzögerungszeit TD keine konstante Zeit sein, sondern sie kann vielmehr eine variable Zeitgröße sein, die der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE entspricht (beispielsweise die Zeit, die die Kurbelwelle 23 benötigt, um sich um einen vorgeschriebenen Winkel zu drehen).
In dem Fall, dass das Drosselventil 36 nicht in dem Brennkraftmaschinensystem 1 bereitgestellt ist, können Parameter, die zur Berechnung in einem anderen Modell, wie beispielsweise dem Kompressormodell M4, erforderlich sind, erzeugt werden, indem ein Berechnungsmodell aufgebaut wird, das erhalten wird, indem in geeigneter Weise das Einlassventilmodell M3 und/oder das Einlassrohrmodell M6 anstelle des Drosselmodells M2 umgeformt werden. Dies trifft in ähnlicher Weise auf den Fall zu, dass der Zwischenkühler 34 nicht bereitgestellt ist.
In dem Fall, dass die tatsächliche Drosselventilöffnung θta die Solldrosselventilöffnung θtt mit im Wesentlichen keiner Verzögerung von der Zeit wird, bei der ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a übertragen wird, kann die nachstehende Gleichung anstelle der Gleichung (1) verwendet werden: θte(k) = θtt(k).
Anstelle des Zwischenkühlerinnendrucks Pic in den 6 und 7 kann der Wert von Pic/Pa, der das Verhältnis zwischen dem Zwischenkühlerinnendruck Pic und dem Einlassdruck Pa ist, als der ”Aufladungsdruck” gemäß der Erfindung verwendet werden.
In dem Kompressormodell M4 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm geschätzt, um die kompressorzugeführte Energie Ecm zu schätzen. Das Kompressormodell M4 gemäß dem Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, umfasst nämlich eine Kompressordrehgeschwindigkeitschätzeinrichtung.
In dem Fall, dass die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm durch ein Kompressormodell geschätzt wird, wie es vorstehend beschrieben ist, kann, indem dies bei der in der JP-A-2006-70881 offenbarten Konfiguration angewendet wird, die Kompressordrehgeschwindigkeitschätzeinrichtung aus dieser Konfiguration weggelassen werden. Genauer gesagt ist, indem eine Erklärung entsprechend dieser Beschreibung bereitgestellt wird, das Kompressormodell M4 in der Lage, den Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1) auf der Grundlage der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, des Zwischenkühlerinnendrucks Pic und der Abbildung gemäß 6 zu berechnen und zu schätzen, indem der vorläufige Aufladungsdruck Pic0 auf der Grundlage der Beziehung gemäß 7 und des berechneten Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1) erfasst wird, wobei dann die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm aus diesem vorläufigen Aufladungsdruck Pic0, dem berechneten Wert des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1) und der Abbildung gemäß 6 erhalten wird.
Der ”vorläufige Aufladungsdruck” in der ”Kompressorausströmungsdurchflussschätzeinrichtung” gemäß der Erfindung kann nämlich als äquivalent zu der ”Kompressordrehgeschwindigkeit” betrachtet werden.
In dem Fall, dass die Ansprechverzögerung des Aufladers 39 nicht ignoriert werden kann, kann die Ansprechverzögerung erfolgreich kompensiert werden, indem die Ansprechverzögerung in dem berechneten Wert des Kompressorsausflussluftdurchflusses mcm reflektiert wird.
15 ist ein dieser Variation entsprechendes Funktionsblockschaltbild, das eine Variation des Kompressormodells M4 zeigt, das in 8 gezeigt ist. In dieser Variation reflektiert das Kompressormodell M4 die Ansprechverzögerung des Aufladers 39 in dem berechneten Wert des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc, der als eine Basis für eine Berechnung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm dient.
Genauer gesagt ist das Kompressormodell M4 mit einem Verzögerungsspeicher M45 und arithmetischen Verarbeitungseinheiten M46 bis M48 versehen, wobei es einen vorläufigen Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm0 erfasst, indem der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc geglättet wird.
Der Verzögerungsspeicher M45 gibt den vorangegangenen Wert von mcm0(k – 2) des vorläufigen Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm0(k – 1) aus. Die arithmetische Verarbeitungseinheit M46 gibt eine Differenz Δmc zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1) und dem Wert von mcm0(k – 2), der aus dem Verzögerungsspeicher M45 ausgegeben wird, aus. Die arithmetische Verarbeitungseinheit M47 gibt die Ergebnisse eines Multiplizierens eines Glättungskoeffizienten ξ mit dieser Differenz Δmc aus. Die arithmetische Verarbeitungseinheit M48 gibt den derzeitigen vorläufigen Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm0(k – 1) aus, indem der ausgegebene Wert der arithmetischen Verarbeitungseinheit M47 und der Wert von mcm0(k – 2) addiert werden. Dieser vorläufige Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm0(k – 1) wird dann sequentiell in dem Verzögerungsspeicher M45, der in dem RAM 40c aufgebaut ist, gespeichert.
Nachstehend ist eine Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung bereitgestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme eines Teils der Konfiguration der Steuerungsvorrichtung. Dementsprechend ist die Beschreibung hauptsächlich auf diejenigen Ausgestaltungen des zweiten Ausführungsbeispiels konzentriert, die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, wobei Beschreibungen dieser Teile, die gleich sind, weggelassen sind.
<Funktionsblockkonfiguration der Steuerungsvorrichtung>
2 ist ein Funktionsblockschaltbild der in 1 gezeigten Steuerungsvorrichtung 4. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der vorstehend genannten elektronisch gesteuerten Drosselventillogik A1, einem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1, einem Drosselmodell M2, einem Einlassventilmodell M3, einem Kompressormodell M4, einem Zwischenkühlermodell M5, einem Einlassrohrmodell und einem Einlassventilmodell M7 versehen.
Wie es durch eine nachstehend bereitgestellte Beschreibung besser ersichtlich wird, wird in diesem Ausführungsbeispiel der Hauptteil einer Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung gemäß der Erfindung durch das Drosselmodell M2, das Einlassventilmodell M3 und das Einlassrohrmodell M6 verwirklicht, die Hauptteile einer Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungseinrichtung und einer Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung gemäß der Erfindung werden durch das Kompressormodell M4 gebildet, und der Hauptteil einer Aufladungsdruckerfassungseinrichtung wird durch das Zwischenkühlermodell M5 gebildet.
Zusätzlich sind in diesem Ausführungsbeispiel die Hauptteile einer Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung, einer Vorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungseinrichtung und einer Kompressorausströmungsdurchflusserfassungseinrichtung durch das Kompressormodell M4 gebildet, der Hauptteil einer Drosselkanalluftdurchflusserfassungseinrichtung gemäß der Erfindung wird durch das Drosselmodell M2 gebildet, und der Hauptteil einer Einlassrohrinnenzustandserfassungseinrichtung gemäß der Erfindung wird durch das Einlassrohrmodell M6 gebildet.
<Beschreibung von Inhalten und Funktionen jedes Blocks>
Nachstehend ist eine Beschreibung derjenigen Teile des zweiten Ausführungsbeispiels bereitgestellt, die sich in Bezug auf die Inhalte und Funktionen jedes in 2 gezeigten Blocks von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden.
<Kompressormodell M4> Das Kompressormodell M4 ist ein Berechnungsmodell, das den Durchfluss von Luft, die aus dem Kompressor 39b herausströmt (Luft, die dem Zwischenkühler 34 zugeführt wird), in der Form eines Kompressorausströmungsdurchflusses mcm auf der Grundlage des unmittelbar vorangegangenen (jüngsten) zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1), der zuvor durch das Einlassventilmodell M3 geschätzt worden ist, und des unmittelbar vorangegangenen (jüngsten) Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1), der zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5 geschätzt worden ist, das nachstehend beschrieben wird, schätzt.
<Grundprinzip des Kompressormodells> Die Erfinder der Erfindung haben die nachstehend angegebenen Ergebnisse als ein Ergebnis einer Ausführung verschiedener Studien erhalten.

(1) Im Allgemeinen ändert sich im Hinblick auf den Auflader 39 alleine die Beziehung zwischen dem Zwischenkühlerinnendruck Pic (Aufladungsdruck) und dem Kompressorausströmungsdurchfluss mcm in verschiedenerlei Weise entsprechend der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, wie es in 16 gezeigt ist.

Eine Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsdurchfluss mcm und dem Zwischenkühlerinnendruck Pic in dem Fall, dass die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm konstant ist, weist nämlich die Form einer einzelnen Kurve (Kompressorkennlinie) in der Form eines im Wesentlichen elliptischen Bogens auf, der sich in die Richtung des Ursprungs (die Richtung, die nach unten und nach links in 16 gerichtet ist) in dem Fall öffnet, dass der Zwischenkühlerinnendruck Pic und der Kompressorausströmungsdurchfluss mcm für die Koordinatenachse verwendet werden.
Wie es in 16 gezeigt ist, ändert sich die Form und Position dieser Kompressorkennlinie in dem Zwischenkühlerinnendruck-Pic-Kompressorausströmungsdurchfluss-mcm-Koordinatensystem entsprechend der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm. Genauer gesagt verschiebt sich, wenn die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm zunimmt, die Kompressorkennlinie nach außen (die Richtung, die sich weg von dem Ursprung bewegt). Eine Vielzahl von Kompressorkennlinien, die unterschiedlichen Kompressordrehgeschwindigkeiten Ncm entsprechen, ist in der Form von im Wesentlichen konzentrischen elliptischen Bögen angeordnet.
Demgegenüber kann im Hinblick auf das Brennkraftmaschinensystem 1, das mit dem Auflader 39 versehen ist, anstelle des Aufladers 39 alleine, der Zwischenkühlerinnendruck Pic als eine Funktion des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc, der mit dem Kompressorausströmungsdurchfluss mcm während eines stabilen Betriebs übereinstimmt, während des zugehörigen stabilen Betriebs dargestellt werden. Die Beziehung zwischen diesen zwei Parametern während dieses stabilen Betriebs (Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung) weist nämlich die Form einer einzelnen Kurve auf, die einmal jede der Vielzahl von Kompressorkennlinien, die in der Form von im Wesentlichen konzentrischen elliptischen Bögen angeordnet sind, wie es vorstehend beschrieben ist, unabhängig von der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm schneidet (Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve; siehe die Kurve, die in 16 mit einer durchgezogenen Linie angegeben ist). Des Weiteren können die Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung und die Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve im Voraus durch Experimente (Prüfstandversuche) erfasst werden.
Ein einzelner spezifischer Punkt auf dieser Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve gibt einen Kompressorausströmungsdurchfluss mcm (nämlich den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc) und den Zwischenkühlerinnendruck Pic für einen spezifischen Betriebszustand an, der die Bedingungen eines stabilen Betriebs erfüllt. Die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm während dieses Betriebszustands ist einmalig bestimmt. Ein einzelner spezifischer Punkt auf der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve ist nämlich ein Schnittpunkt zwischen einer einzelnen Kompressorkennlinie, die der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm in diesem spezifischen Betriebszustand entspricht, und der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve (siehe den Kreis in 16).
Somit könnten, wenn es möglich wäre, die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm genau zu schätzen, der Zwischenkühlerinnendruck Pic und der Kompressorausströmungsdurchfluss mcm (nämlich der vorläufige Aufladungsdruck Pic_tar und der vorläufige zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc_tar) in dem vorstehend beschriebenen spezifischen Betriebszustand entsprechend diesem geschätzten Wert spezifiziert werden. Die Verwendung hiervon ermöglicht es, den tatsächlichen Kompressorausströmungsdurchfluss mcm während eines tatsächlichen Betriebszustands, der nicht die Bedingungen eines stabilen Betriebs erfüllt, genau zu schätzen.
Der tatsächliche Kompressorausströmungsdurchfluss mcm wird nämlich erhalten, indem der vorläufige zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc_tar unter der Voraussetzung eines stabilen Betriebs auf der Grundlage einer Verschiebung des tatsächlichen Betriebszustands von dem stabilen Betrieb korrigiert wird. Genauer gesagt wird unter Bezugnahme auf 17 der tatsächliche Kompressorausströmungsdurchfluss mcm berechnet, indem die vorläufige zylinderinterne Einlassluftmenge mc_tar mit einem Korrekturwert Δmcm, der aus dem Produkt von ΔPic (eine Differenz zwischen dem vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar und dem Zwischenkühlerinnendruck Pic) und einem vorgeschriebenen Koeffizienten K berechnet wird, korrigiert wird.
Wie es jedoch in 17 gezeigt ist, sollte der zu erhaltene tatsächliche Kompressorausströmungsdurchfluss mcm ein Wert sein, der einem einzelnen Punkt auf der Kompressorkennlinie entspricht, die einer spezifischen Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm entspricht.
Hierbei ist in dem Fall, dass angenommen wird, dass der Wert des vorstehend genannten Koeffizienten K ein konstanter Wert ist, der durch den vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar bestimmt wird (wie beispielsweise die Steigung einer Tangente zu der Kompressorkennlinie für den vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar), wenn ΔPic ausreichend klein ist, der Fehler zwischen dem erfassten Kompressorausströmungsdurchfluss mcm und einem tatsächlichen Wert klein. Dieser Fehler wird jedoch groß, wenn ΔPic groß ist.
Folglich wird in diesem Ausführungsbeispiel der Koeffizient K auf der Grundlage des vorläufigen Aufladungsdrucks Pic_tar und ΔPic bestimmt. Der Koeffizient K wird nämlich auf der Grundlage einer Tabelle MAPK(Pic_tar, ΔPic) bestimmt, die in dem RAM 40b gespeichert ist.

(2) In dem Brennkraftmaschinensystem 1, das mit dem Auflader 39 versehen ist, kann die Ansprechverzögerung des Aufladers 39 nicht ignoriert werden. Dementsprechend ist es erforderlich, Werte für den vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc_tar und den vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar zu verwenden, die diese Ansprechverzögerung des Aufladers 39 berücksichtigen.

Wenn diese Ansprechverzögerung berücksichtigt wird, kann angenommen werden, dass ein Punkt auf der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve entsprechend der derzeitigen tatsächlichen Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm (Pic_tar, mc_tar; der Kreis in 17) zwischen einem ersten Punkt, der dem derzeitigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc entspricht (weiße Raute in 17), und einem zweiten Punkt, der dem derzeitigen Zwischenkühlerinnendruck Pic entspricht (schwarze Raute in 17), angeordnet ist.
Hierbei ist während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems 1, das mit dem Auflader 39 versehen ist (eine Einlassluftmenge Ga und der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc stimmen zu diesem Zeitpunkt überein), die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm als eine Funktion des Massendurchflusses der Einlassluft in dem Einlasskanal in der Form der Einlassluftmenge Ga (Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Kurve) dargestellt, wie es in 18(i) gezeigt ist.
Dementsprechend kann angenommen werden, dass ein Punkt auf der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Kurve entsprechend der derzeitigen tatsächlichen Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm (Kreis in 18(i)) zwischen einem ersten Punkt, der dem derzeitigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc entspricht (weiße Raute in 18(i)), und einem zweiten Punkt angeordnet ist, der einer vorläufigen Einlassluftmenge Ga_pic entspricht (siehe 17), die aus dem derzeitigen Zwischenkühlerinnendruck Pic und der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Kurve erhalten wird, (schwarze Raute in 18(i)). Die derzeitige tatsächliche Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm kann auf dieser Grundlage genau geschätzt werden.
Genauer gesagt wird unter Bezugnahme auf 18(i) eine erste vorläufige Drehgeschwindigkeit Ncm mc auf der Grundlage des derzeitigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung erhalten. Zusätzlich wird eine zweite vorläufige Drehgeschwindigkeit Ncm_pic auf der Grundlage der vorläufigen Einlassluftmenge Ga_pic und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung erhalten.
Wie es in 18(ii) gezeigt ist, wird ein geschätzter Wert bzw. Schätzwert der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm (Kreis) erhalten, indem eine Übergangsänderung in der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm auf der Grundlage der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm mc und der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_pic unter Verwendung einer Totzeit und einer primären Verzögerung als Parameters geschätzt wird, die eine Verzögerung in Bezug auf schrittweise Änderungen berücksichtigen. Diese Totzeit und diese primäre Verzögerung können im Voraus durch Modellieren verschiedener Änderungen in einer Drehgeschwindigkeit in Prüfstandversuchen unter Verwendung eines Prüfstandversuchssystems, das mit einem Kompressordrehgeschwindigkeitssensor ausgestattet ist, erhalten werden.
<Blockschaltbild des Kompressormodells> 19 ist ein Funktionsblockschaltbild, das die Einzelheiten einer Konfiguration zeigt, die eine Erfassung des Kompressorausströmungsdurchflusses mcm in dem Kompressormodell M4, das in 2 gezeigt ist, betrifft. Unter Bezugnahme auf 19 sind eine Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungseinheit M241, eine Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinheit M242, eine Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinheit M243, eine Vqorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungseinheit M244 und arithmetische Verarbeitungseinheiten M245 bis M247 in dem Kompressormodell M4 beinhaltet.
Die Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungseinheit M241 erfasst die vorläufige Einlassluftmenge Ga_pic auf der Grundlage einer Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Abbildung, die die Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung (siehe die durchgezogene Kurve in 17) definiert, und des unmittelbar vorangegangenen (jüngsten) Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1), der zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5, das nachstehend beschrieben wird, geschätzt worden ist.
Die Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinheit M242 schätzt die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1), der zuvor durch das Einlassventilmodell M3 geschätzt worden ist, der vorläufigen Einlassluftmenge Ga_pic, die in der Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungseinheit M241 erfasst wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung, die die Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung definiert (siehe 18(i)). Einzelheiten der Inhalte und Funktionen dieser Kompressordrehgeschwindigkeitschätzeinheit M242 werden nachstehend beschrieben.
Die Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinheit M243 erfasst den vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc_tar auf der Grundlage der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, die durch die Kompressordrehgeschwindigkeitschätzeinheit M242 geschätzt wird, und der vorstehend genannten Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung.
Die Vorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungseinheit M244 erfasst den vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar auf der Grundlage des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc_tar, der durch die Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinheit M243 erfasst wird, und der vorstehend genannten Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Abbildung.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit M245 berechnet eine Differenz ΔPic zwischen dem vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar, der durch die Vorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungseinheit M244 erfasst wird, und dem vorstehend genannten unmittelbar vorangegangenen (jüngsten) Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1).
Die arithmetische Verarbeitungseinheit M246 berechnet den Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert Δmcm, indem die vorgeschriebene Verstärkung (der Koeffizient) K mit ΔPic multipliziert wird, die mit der arithmetischen Verarbeitungseinheit M245 berechnet wird.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit M247 berechnet (erfasst oder schätzt) den Kompressorausströmungsdurchfluss mcm(k – 1), indem der Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert Δmcm, der mit der arithmetischen Verarbeitungseinheit M246 berechnet wird, zu dem vorstehend genannten vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss m_tar addiert wird.
20 ist ein Funktionsblockschaltbild, das die Einzelheiten der Konfiguration der Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinheit M242, die in 19 gezeigt ist, zeigt.
Unter Bezugnahme auf 19 sind eine erste Vorläufige-Drehgeschwindigkeitserfassungseinheit M2421, eine zweite Vorläufige-Drehgeschwindigkeitserfassungseinheit M2422, eine arithmetische Verarbeitungseinheit M2423, eine arithmetische Totzeit-Verarbeitungseinheit M2424, eine arithmetische Primärverzögerungsverarbeitungseinheit M2425 und eine arithmetische Verarbeitungseinheit M2426 in der Kompressordrehgeschwindigkeitschätzeinheit M242 beinhaltet. Des Weiteren ist der Hauptteil der Drehgeschwindigkeitsschätzwerterfassungseinrichtung der Erfindung durch die arithmetische Verarbeitungseinheit M2423, die arithmetische Totzeit-Verarbeitungseinheit M2424, die arithmetische Primärverzögerungsverarbeitungseinheit M2425 und die arithmetische Verarbeitungseinheit M2426 aufgebaut.
Die erste Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinheit M2421 erfasst die vorläufige Drehgeschwindigkeit des Kompressors 39b in der Form einer ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_mc auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1), der zuvor durch das Einlassventilmodell M3 geschätzt worden ist, und der vorstehend genannten Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung.
Die zweite Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinheit M2422 erfasst einen anderen vorläufigen Wert der Drehgeschwindigkeit des Kompressors 39b in der Form einer zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_pic auf der Grundlage der vorläufigen Einlassluftmenge Ga_pic und der vorstehend genannten Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit M2423, die arithmetische Totzeit-Verarbeitungseinheit M2424, die arithmetische Primärverzögerungsverarbeitungseinheit M2425 und die arithmetische Verarbeitungseinheit M2426 erfassen die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, indem eine Übergangsänderung in der Drehgeschwindigkeit des Kompressors 39b auf der Grundlage der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_mc und der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_pic geschätzt wird.
Wieder unter Bezugnahme auf 2 ist das Kompressormodell M4 ebenso ein Modell, das die kompressorzugeführte Energie Ecm schätzt. Die kompressorzugeführte Energie Ecm wird entsprechend einer allgemeinen Gleichung, die einen Teil dieses Modells in der Form der nachstehenden Gleichung (10) darstellt, dem Kompressorwirkungsgrad η, dem Kompressorausströmungsdurchfluss mcm, dem Wert von Pic/Pa (ein Wert, der durch Teilen des Zwischenkühlerinnendrucks Pic durch den Einlassdruck Pa erhalten wird) und der Einlasstemperatur Ta berechnet (siehe die JP-A-2006-70881 für die Verarbeitung zur Herleitung der nachstehenden Gleichung (10)).
In der vorstehenden Gleichung (10) ist Cp die isobarische spezifische Wärme von Luft. Zusätzlich kann der Kompressorwirkungsgrad η empirisch auf der Grundlage des Kompressorausströmungsdurchflusses mcm und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm geschätzt werden. Somit wird der Kompressorwirkungsgrad η auf der Grundlage der Tabelle MAPETA, die die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsdurchfluss mcm, der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm und dem Kompressorwirkungsgrad η definiert, des Kompressorausströmungsdurchflusses mcm und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm erhalten. Hierbei wird diese Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm durch die vorstehend genannte Kompressordrehgeschwindigkeitschätzeinheit M242 ohne Verwendung eines Kompressordrehgeschwindigkeitserfassungssensors geschätzt.
Die Tabelle MAPETA ist im Voraus in dem ROM 40b (siehe 9) gespeichert. Das Kompressormodell M4 schätzt den Kompressorwirkungsgrad η(k – 1) (nämlich MAPETA(mcm(k – 1), Ncm)) aus dieser Tabelle MAPETA, dem Kompressorausströmungsdurchfluss mcm(k – 1), der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise geschätzt wird, und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm.
Das Kompressormodell M4 schätzt dann die kompressorzugeführte Energie Ecm(k – 1), indem eine Berechnung ausgeführt wird, die die vorstehend genannte Gleichung (10) verwendet, indem der Kompressorwirkungsgrad η(k – 1) und der Kompressorausströmungsdurchfluss mcm(k – 1), die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise geschätzt werden, der Wert von Pic(k – 1)/Pa und die derzeitige Einlasstemperatur Ta in dieser Gleichung (10) substituiert werden. Hierbei wird der Wert Pic(k – 1)/Pa erhalten, indem der unmittelbar vorangegangene (jüngste) Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1), der zuvor durch das Zwischenkühlermodell M5, das nachstehend beschrieben ist, geschätzt worden ist, durch den derzeitigen Einlassdruck Pa dividiert wird.
<Spezifisches Beispiel eines Betriebs des Ausführungsbeispiels> Nachstehend ist eine Beschreibung eines spezifischen Beispiels des Betriebs der Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration versehen ist, unter Verwendung von Flussdiagrammen bereitgestellt.
<Abschätzung des zylinderinternen Luftvolumens> Die CPU 40a schätzt die zylinderinterne Luftmenge bei einem zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt (vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd), indem die in 11 gezeigte Zylinderinterne-Luftmenge-Schätzroutine 1100 bei jedem vorbestimmten arithmetischen Verarbeitungszyklus ΔTt2 (8 ms in diesem Beispiel) ausgeführt wird.
Die Verarbeitung schreitet in der gleichen Art und Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel bis zu Schritt 1110 voran. Wenn die Verarbeitung zu Schritt 1115 voranschreitet, schreitet die Verarbeitung zu einer Routine 1600 voran, die in dem Flussdiagramm gemäß 21 angezeigt ist, um den Kompressorausströmungsdurchfluss mcm(k – 1) und die kompressorzugeführte Energie Ecm(k – 1) durch das Kompressormodell M4 zu berechnen.
In der Routine 1600 erfasst die CPU 40a zuerst einen vorläufigen Wert der Drehgeschwindigkeit des Kompressors 39b in der Form der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_mc in Schritt 1605 auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in dem vorstehend genannten Schritt 1110 erfasst wird, und einer Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung MAPGa-Ncm.
Als nächstes erfasst die CPU 40a in Schritt 1610 die vorläufige Einlassluftmenge Ga_pic auf der Grundlage des Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in Schritt 1120, der nachstehend beschrieben wird, während einer vorangegangenen Ausführung der Routine gemäß 11 berechnet worden ist, und der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Abbildung MAPGa-Pic.
Nachfolgend erfasst in Schritt 1615 die CPU 40a einen anderen vorläufigen Wert der Drehgeschwindigkeit des Kompressors 39b in der Form der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_pic auf der Grundlage der vorläufigen Einlassluftmenge Ga_pic, die in Schritt 1605 erfasst wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung.
Nachfolgend erfasst die CPU 40a in Schritt 1620 die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, indem eine Übergangsänderung in der Drehgeschwindigkeit des Kompressors 39b auf der Grundlage der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_mc und der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit Ncm_pic unter Verwendung einer Totzeit und einer primären Verzögerung geschätzt wird (siehe 18).
Nach einer Schätzung der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm in der vorstehend beschriebenen Art und Weise schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1625 voran, wobei die CPU 40a den vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc_tar auf der Grundlage der geschätzten Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Abbildung MAPGa-Ncm erfasst. Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1630 voran, wobei die CPU 40a den vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar auf der Grundlage des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc_tar, der in Schritt 1625 erfasst wird, und der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Abbildung MAPGa-Pic erfasst.
Nachdem der vorläufige Aufladungsdruck Pic_tar in der vorstehend beschriebenen Art und Weise erfasst worden ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1635 voran, wobei die CPU 40a die Differenz ΔPic zwischen diesem vorläufigen Aufladungsdruck Pic_tar und dem vorstehend genannten Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1) zu dem Zeitpunkt t1 berechnet.
Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1640 voran, wobei die CPU 40a die Verstärkung K auf der Grundlage des Zwischenkühlerinnendrucks Pic(k – 1) und ΔPic sowie der vorstehend genannten Tabelle MAPK(Pic_tar, ΔPic) erfasst.
Nachfolgend schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1645 voran, wobei die CPU 40a den Kompressorausströmungsdurchflusskorrekturwert Δmcm berechnet, indem diese Verstärkung K und der Wert von ΔPic multipliziert werden. Als nächstes schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1650 voran, wobei die CPU 40a den Kompressorausströmungsdurchfluss mcm(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 berechnet, indem der Korrekturwert Δmcm, der in Schritt 1640 berechnet wird, zu dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 addiert wird.
Nachfolgend schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1660 voran, wobei die CPU 40a den Kompressorwirkungsgrad η(k – 1) auf der Grundlage der Tabelle MAPETA und der Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, die in Schritt 1620 geschätzt wird, erfasst.
Schließlich schreitet die Verarbeitung zu Schritt 1665 voran, wobei die CPU 40a die kompressorzugeführte Energie Ecm(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1 auf der Grundlage des Werts Pic(k – 1)/Pa, der erhalten wird, indem der Zwischenkühlerinnendruck Pic(k – 1) bei dem vorangegangenen Schätzzeitpunkt t1, der in Schritt 1120, der nachstehend beschrieben wird, während einer vorangegangenen Ausführung der Routine gemäß 11 berechnet worden ist, durch den derzeitigen Einlassdruck Pa dividiert wird, des Kompressorausströmungsdurchflusses mcm(k – 1), der in Schritt 1650 berechnet wird, des Kompressorwirkungsgrads η(k – 1), der in Schritt 1660 erfasst wird, der derzeitigen Einlasstemperatur Ta und der vorstehend genannten Gleichung (10) berechnet, die einen Teil des Kompressorsmodells M4 darstellt (siehe die Gleichung, die in Schritt 1665 gemäß 21 gezeigt ist). Diese Routine 1600 endet dann zeitweise, und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 1120 gemäß 11 voran. Die Verarbeitung von Schritt 1120 an ist die gleiche wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
<Wirkungen der Ausführungsbeispiele> Wie es vorstehend beschrieben worden ist, berechnet die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss mc und den Zwischenkühlerinnendruck Pic unter Verwendung von Einlassparametern, die genauer als Auslassparameter bzw. Abgasparameter erfasst (gemessen oder berechnet) werden können, und eines Berechnungsmodells (wie beispielsweise eines Einlassventilmodells), das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen.
Zusätzlich schätzt die Steuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm, während die Ansprechverzögerung des Aufladers 39 berücksichtigt wird, auf der Grundlage dieser berechneten Werte, wie der Beziehung, die in den 17 und 18 angezeigt ist, wobei sie den Kompressorausströmungsdurchfluss mcm und die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd auf der Grundlage dieser geschätzten Werte erfasst.
Auf diese Weise wird in der Konfiguration gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kompressordrehgeschwindigkeit Ncm genau geschätzt, während die Ansprechverzögerung des Aufladers 39 berücksichtigt wird, ohne einen Kompressordrehgeschwindigkeitssensor in dem Brennkraftmaschinensystem 1 bereitzustellen. Zusätzlich ist es nicht länger erforderlich, eine große Anzahl von Kompressorkennlinien, die einer großen Anzahl von Kompressordrehgeschwindigkeiten Ncm entsprechen, in der Form einer Tabelle oder einer Abbildung in dem ROM 40b zu speichern, wie es in 16 angezeigt ist.
Außerdem wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Drosselkanalluftdurchfluss mt, der durch das Drosselmodell M2 geschätzt wird, verwendet, wenn der Kompressorausströmungsdurchfluss mcm und die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd berechnet werden, anstelle des Ausgabewerts eines Luftdurchflusssensors.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Kompressorausströmungsdurchfluss mcm und die vorausgesagte zylinderinterne Luftmenge KLfwd mit noch größerer Genauigkeit als in dem verwandten Stand der Technik unter einem breiten Bereich von Betriebsbedingungen und mit einer preiswerten Vorrichtungskonfiguration geschätzt werden.
<Beispiele von Variationen> Des Weiteren hat der Anmelder in dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es vorstehend beschrieben ist, lediglich ein typisches Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das zu dem Zeitpunkt der Einreichung als die beste Ausführungsform der Erfindung betrachtet worden ist. Dementsprechend ist die Erfindung natürlich nicht in irgendeiner Weise auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Somit ist es selbstverständlich, dass verschiedene Modifikationen in Bezug auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel innerhalb eines Bereichs, der nicht von den essentiellen Teilen der Erfindung abweicht, ausgeführt werden können.
Nachstehend ist eine Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele von typischen Variationen bereitgestellt. Es ist selbstverständlich, dass die Variationen nicht auf die nachstehend aufgeführten begrenzt sind. Zusätzlich können alle oder ein Teil einer Vielzahl von Variationen in geeigneter Weise wechselseitig innerhalb eines Bereichs, der nicht technisch widersprüchlich ist, kombiniert werden. Die Erfindung (und insbesondere das, was im Hinblick auf eine Aktion oder Funktion unter jedem der Bauelemente dargestellt ist, die die Mittel zur Lösung der Aufgaben der Erfindung bilden) soll nicht auf der Grundlage der Beschreibung des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels oder der nachstehenden Variationen als eingeschränkt betrachtet werden. Eine derartige einschränkende Interpretation ist nicht zulässig, da sie in unfairer Weise die Vorteile des Anmelders (der aufgrund der First-to-File-Regel in Eile war, diese einzureichen) beschneidet, während im Gegenteil Nachahmer bevorteilt werden.

Beispielsweise muss die Verzögerungszeit TD keine konstante Zeit sein, sondern sie kann vielmehr eine variable Zeitgröße sein, die der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE entspricht (beispielsweise die Zeit, die die Kurbelwelle 23 benötigt, um sich um einen vorgeschriebenen Winkel zu drehen).
In dem Fall, dass das Drosselventil 36 nicht in dem Brennkraftmaschinensystem 1 bereitgestellt ist, können Parameter, die zur Berechnung in einem anderen Modell, wie beispielsweise dem Kompressormodell M4, erforderlich sind, erzeugt werden, indem ein Berechnungsmodell aufgebaut wird, das erhalten wird, indem in geeigneter Weise das Einlassventilmodell M3 und/oder das Einlassrohrmodell M6 anstelle des Drosselmodells M2 umgeformt werden. Dies trifft in ähnlicher Weise auf den Fall zu, dass der Zwischenkühler 34 nicht bereitgestellt ist.
In dem Fall, dass die tatsächliche Drosselventilöffnung θta die Solldrosselventilöffnung θtt mit im Wesentlichen keiner Verzögerung von der Zeit wird, bei der ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilbetätigungseinrichtung 36a übertragen wird, kann die nachstehende Gleichung anstelle der Gleichung (1) verwendet werden: θte(k) = θtt(k).
Anstelle des Zwischenkühlerinnendrucks Pic in den 16 und 17 kann der Wert von Pic/Pa, der das Verhältnis zwischen dem Zwischenkühlerinnendruck Pic und dem Einlassdruck Pa ist, als der ”Aufladungsdruck” gemäß der Erfindung verwendet werden.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, bei der die Steuerungsvorrichtung der Erfindung angewendet wird. 22 zeigt eine Brennkraftmaschine des Funkenzündungstyps, bei dem die Steuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung angewendet wird. Des Weiteren ist die Brennkraftmaschine, die in 22 gezeigt ist, eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die mit mehreren Verbrennungskammern, anders ausgedrückt mehreren Zylindern versehen ist. In 22 ist die Konfiguration von lediglich einem spezifischen Zylinder gezeigt, wobei die verbleibenden Zylinder mit einer Konfiguration versehen sind, die hierzu ähnlich ist.
Die in 22 gezeigte Brennkraftmaschine 110 ist mit einer Zylinderblockeinheit 120, die einen Zylinderblock, ein Zylinderblockuntergehäuse und eine Ölwanne und dergleichen umfasst, einer Zylinderkopfeinheit 130, die an der Zylinderblockeinheit 120 fixiert ist, einem Einlasssystem 140 zur Zufuhr eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, das aus Kraftstoff und Luft zusammengesetzt ist, zu der Zylinderblockeinheit 120 und einem Auslasssystem bzw. Abgassystem 150 zum Ausstoßen von Abgas nach außen von der Zylinderblockeinheit 120 versehen.
Die Zylinderblockeinheit 120 weist einen Zylinder 121, einen Kolben 122, eine Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 123 und eine Kurbelwelle 124 auf. Der Kolben 122 bewegt sich in dem Zylinder 121 hin und her, wobei diese Hin- und Herbewegung des Kolbens 122 zu der Kurbelwelle 124 durch die Verbindungsstange 123 übertragen wird, wodurch eine Drehung der Kurbelwelle 124 verursacht wird. Zusätzlich ist eine Verbrennungskammer 125 durch Innenwände des Zylinders 121, der oberen Wand des Kolbens 122 und der unteren Wand der Zylinderkopfeinheit 130 ausgebildet.
Die Zylinderkopfeinheit 130 weist eine Einlassöffnung 131, die mit der Verbrennungskammer 125 in Verbindung ist, ein Einlassventil 132, die die Einlassöffnung 131 öffnet und schließt, eine (nicht gezeigte) Einlassnockenwelle, die das Einlassventil 132 antreibt bzw. ansteuert, und eine variable Einlasszeitsteuerungsvorrichtung 133 auf, die mit einer Betätigungseinrichtung 133a versehen ist, die in der Lage ist, kontinuierlich den Phasenwinkel der Einlassnockenwelle zu variieren. Zusätzlich weist die Zylinderkopfeinheit 130 eine Auslassöffnung bzw. Abgasöffnung 134, die mit der Verbrennungskammer 125 in Verbindung ist, ein Auslassventil bzw. Abgasventil 135, das die Auslassöffnung 134 öffnet und schließt, und eine Auslassnockenwelle 136 auf, die das Auslassventil 135 antreibt bzw. ansteuert. Außerdem weist die Zylinderkopfeinheit 130 eine Zündkerze 137, die Kraftstoff in der Verbrennungskammer 125 zündet, eine Zündeinrichtung 138, die mit einer Zündspule versehen ist, die eine hohe Spannung an die Zündkerze 137 anlegt, und ein Kraftstoffeinspritzventil 139 auf, das Kraftstoff in die Einlassöffnung 131 einspritzt.
Das Einlasssystem 140 weist ein Einlassverzweigungsrohr 141, das mit der Einlassöffnung 131 verbunden ist, einen Ausgleichsbehälter 142, der mit dem Einlassverzweigungsrohr 141 verbunden ist, und eine Einlassröhre 143 auf, die mit dem Ausgleichsbehälter 142 verbunden ist. Die Einlassröhre 143, die Einlassöffnung 131, das Einlassverzweigungsrohr 141 und der Ausgleichsbehälter 142 bilden einen Einlasskanal. Außerdem weist das Einlasssystem 140 von dem stromaufwärtsseitigen Ende der Einlassröhre 143 zu der Stromabwärtsseite (nämlich hin zu dem Ausgleichsbehälter 142) einen Luftfilter 144, ein Drosselventil 146 und eine Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a, die das Drosselventil 146 ansteuert, in der Einlassröhre 143 auf. Zusätzlich sind ein Drucksensor 161, der den Druck von Luft, die durch die Einlassröhre 143 strömt, und ein Temperatursensor 162, der die Temperatur von Luft, die durch die Einlassröhre 143 strömt, in der Einlassröhre 143 angeordnet.
Das Drosselventil 146 ist drehbar in der Einlassröhre 143 angebracht, wobei die Öffnung hiervon justiert wird, indem es durch die Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a angetrieben wird. Das Drosselventil 146 ist nämlich in der Lage, die Strömungswegfläche der Einlassröhre 143 einzustellen bzw. zu justieren. Die Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a ist aus einem Gleichstrommotor aufgebaut und steuert das Drosselventil 146 so an, dass die tatsächliche Öffnung des Drosselventils 146 (nachstehend als ”Drosselöffnung” bezeichnet) eine Solldrosselöffnung in Reaktion auf ein Antriebssignal wird, das entsprechend einer elektronisch gesteuerten Drosselventillogik ausgegeben wird, die durch eine nachstehend beschriebene elektrische Steuerungsvorrichtung 170 ausgeführt wird.
Das Auslasssystem bzw. Abgassystem 150 weist ein Auslassrohr 151, das ein Auslassverzweigungsrohr umfasst, das mit der Auslassöffnung 134 verbunden ist, und eine Drei-Wege-Katalysatorvorrichtung 152 auf, die in dem Auslassrohr 151 angeordnet ist. Das Auslassrohr 151, die Auslassöffnung 134 und die Drei-Wege-Katalysatorvorrichtung bilden einen Auslasskanal.
Zusätzlich ist ein Kompressor 191a eines Aufladers 191 in der in der Einlassröhre 143 stromaufwärts von dem Drosselventil 146 angeordnet. Demgegenüber ist eine Auslassturbine bzw. Abgasturbine 191b des Aufladers 191 in dem Auslassrohr 151 angeordnet. Der Kompressor 191a ist mit der Auslassturbine 191b verbunden, und wenn die Auslassturbine 191b durch das Abgas gedreht wird, wird eine Drehung der Auslassturbine 191b zu dem Kompressor 191a übertragen, was den Kompressor 191a veranlasst, sich zu drehen. Wenn der Kompressor 191a gedreht wird, komprimiert der Kompressor 191a Luft und stößt sie zu der zugehörigen Stromabwärtsseite hin aus.
Ein Kompressordrehgeschwindigkeitssensor 163, der eine Drehgeschwindigkeit des Kompressors 191a erfasst, ist in der Einlassröhre 143 in der Nähe des Kompressors 191a angebracht. Der Kompressordrehgeschwindigkeitssensor 163 gibt ein Signal, für jede 360°-Drehung des Kompressors 191a aus. Zusätzlich ist der Kompressordrehgeschwindigkeitssensor 163 mit einer Schnittstelle 175 der elektrischen Steuerungsvorrichtung 170 verbunden, wobei ein Signal, das von dem Kompressordrehgeschwindigkeitssensor 163 ausgegeben wird, zu einer CPU 171 über die Schnittstelle 175 zugeführt wird.
Zusätzlich ist ein Zwischenkühler 145, der Luft kühlt, die durch die Einlassröhre 143 strömt, in der Einlassröhre 143 zwischen dem Kompressor 191a und dem Drosselventil 146 angeordnet. Der Zwischenkühler 145 kühlt Luft, die durch die Einlassröhre 143 strömt, mit Luft von außerhalb der Brennkraftmaschine 110 ab.
Zusätzlich ist die Brennkraftmaschine 110 mit einem Nockenpositionssensor 164, der den Phasenwinkel der Einlassnockenwelle erfasst, einem Kurbelpositionssensor 165, der den Phasenwinkel der Kurbelwelle 124 erfasst, einem Beschleunigungseinrichtungsniederdrückgrößensensor 166, der die Größe eines Niederdrückens des Beschleunigungseinrichtungspedals erfasst, und einer elektrischen Steuerungsvorrichtung 170 versehen. Der Beschleunigungseinrichtungsniederdrückgrößensensor 166 fungiert als eine Betriebszustandserfassungseinrichtung A2, die Parameter erfasst, die einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 110 betreffen.
Der Drucksensor 161 ist in der Einlassröhre 143 zwischen dem Luftfilter 144 und dem Drosselventil 146 angebracht und gibt ein Signal aus, das den Druck von Luft in dem Einlasskanal stromaufwärts zu dem Drosselventil 146 darstellt (als ”Einlassdruck” bezeichnet), indem der Druck von Luft in der Einlassröhre 143 erfasst wird. Demgegenüber ist der Temperatursensor 162 in der Einlassröhre 143 zwischen dem Luftfilter 144 und dem Drosselventil 146 angebracht und gibt ein Signal aus, das die Temperatur von Luft in dem Einlasskanal stromaufwärts zu dem Drosselventil 146 darstellt (als ”Einlasstemperatur” bezeichnet), indem die Temperatur von Luft in der Einlassröhre 143 erfasst wird. Der Nockenpositionssensor 164 erzeugt ein Impulssignal für jede 90°-Drehung der Einlassnockenwelle (nämlich für jede 180°-Drehung der Kurbelwelle 124). Demgegenüber erzeugt der Kurbelpositionssensor 165 ein schmales Impulssignal für jede 10°-Drehung der Kurbelwelle 124 und ein breites Impulssignal für jede 360°-Drehung der Kurbelwelle 124. Die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine (als ”Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit” bezeichnet) kann auf der Grundlage des Impulssignals berechnet werden, das durch den Kurbelpositionssensor 165 erzeugt wird. Zusätzlich gibt der Beschleunigungseinrichtungsniederdrückgrößensensor 166 ein Signal aus, das die Größe eines Niederdrückens eines Beschleunigungseinrichtungspedals 167 darstellt, indem die Größe des Niederdrückens des Beschleunigungseinrichtungspedals 167, das durch einen Fahrer betätigt wird, erfasst wird.
Die elektrische Steuerungsvorrichtung 170 ist ein Mikrocomputer, der aus einer CPU (einem Mikroprozessor) 171, einem ROM 172, in dem im Voraus ein Programm, das durch die CPU 171 ausgeführt wird, und Abbildungen bzw. Kennfelder (einschließlich Nachschlagetabellen), Konstanten und dergleichen gespeichert werden, ein RAM 173, in das die CPU 171 zeitweise Daten, wenn es erforderlich ist, speichert, ein Sicherungs-RAM 154, das Daten speichert, während der Strom eingeschaltet ist, und diese gespeicherten Daten hält, während der Strom unterbrochen ist, und eine Schnittstelle 175 gebildet ist, die einen Analog-Digital-(AD-)Wandler umfasst, welche alle durch eine bidirektionalen Bus miteinander verbunden sind. Die Schnittstelle 175 ist mit dem Drucksensor 161 und dem Temperatursensor 162 verbunden, wobei sie zusammen mit einer Zufuhr von Signalen von dem Drucksensor 161 und dem Temperatursensor 162 zu der CPU 171 Ansteuerungssignale zu der Betätigungseinrichtung 133a der variablen Einlasszeitsteuerungsvorrichtung 133, der Zündeinrichtung 138, dem Kraftstoffeinspritzventil 139 und der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146 entsprechend Anweisungen von der CPU 171 ausgibt.
Nachstehend ist eine Beschreibung eines Überblicks eines Verfahrens zur Berechnung der Menge von Luft bereitgestellt, die in die Brennkammer während eines Einlasshubs (nachstehend als ”zylinderinterne Einlassluftmenge” bezeichnet) der Brennkraftmaschine aufgenommen wird, die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise konfiguriert ist.
In der Brennkraftmaschine 110 wird ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das in der Verbrennungskammer 125 gebildet wird, entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (nachstehend als ”Kraftmaschinenbetriebszustand” bezeichnet) eingestellt. Demgegenüber ist in der Brennkraftmaschine 110 das Kraftstoffeinspritzventil 139 stromaufwärts von dem Einlassventil 132 angeordnet. Somit muss, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Verbrennungskammer 125 durch Zufuhr von Kraftstoff zu der Verbrennungskammer 125 zu bilden, die Menge von Kraftstoff, die von dem Kraftstoffeinspritzventil 139 einzuspritzen ist (nachstehend als die ”Kraftstoffeinspritzmenge” bezeichnet) bei einem Abschluss des Einlasshubs, nämlich zu der Zeit, zu der sich das Einlassventil 132 schließt, bestimmt werden, wobei diese Menge von Kraftstoff dann aus dem Kraftstoffeinspritzventil 139 eingespritzt werden muss. Hierbei muss die zylinderinterne Einlassluftmenge, wenn sich das Einlassventil 132 geschlossen hat, zu der Zeit berechnet werden, zu der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 139 eingespritzt wird, um die Menge des eingespritzten Kraftstoffs zu bestimmen, der ein Kraftstoff-Luft-Gemisch eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Verbrennungskammer 125 bildet. Folglich wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die zylinderinterne Einlassluftmenge zu der Zeit, zu der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 139 eingespritzt wird, in der nachstehend beschriebenen Art und Weise durch eine Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Berechnungsvorrichtung berechnet.
Die Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Berechnungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel berechnet nämlich die zylinderinterne Einlassluftmenge, indem eine Vielzahl von physikalischen Modellen verwendet wird, die unter Verwendung physikalischer Gesetze hergeleitet werden, wie beispielsweise des Masseerhaltungsgesetzes, des Energieerhaltungsgesetzes und des Impulserhaltungsgesetzes, die Luft in dem Einlasskanal betreffen. Die Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Berechnungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel berechnet nämlich die zylinderinterne Einlassluftmenge unter Verwendung des elektronisch gesteuerten Drosselventilmodells M1, des Drosselmodells M2, des Einlassventilmodells M3, des Einlassrohrmodells M6, des Einlassventilmodells M7, des Kompressormodells M4 und des Zwischenkühlermodells M5, wie es in dem Funktionsblockschaltbild gemäß 23 gezeigt ist.
Die Funktionen jedes Modells werden kurz beschrieben. Das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodel M1 ist ein Modell, das eine Drosselöffnung, die als ein Sollwert zu verwenden ist (als die ”Solldrosselöffnung” bezeichnet), auf der Grundlage der Niederdrückgröße eines Beschleunigungseinrichtungspedals in Abstimmung mit der elektronisch gesteuerten Drosselventillogik A1 einstellt und dann ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a ausgibt sowie einen vorausgesagten Wert der tatsächlich Drosselöffnung berechnet, so dass die Drosselöffnung die Solldrosselöffnung wird. Zusätzlich ist das Drosselmodell M2 ein Modell zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Durchflusses oder Volumenstroms (flow rate) von Luft, die durch das Drosselventil 146 hindurchgeht (nachstehend als der ”Drosselventilkanalluftdurchfluss” bezeichnet), das Einlassventilmodell M3 ist ein Modell zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Durchflusses oder Volumenstroms (flow rate) von Luft, die durch das Einlassventil 132 hindurchgeht und in die Verbrennungskammer 125 gelangt (als der ”Einlassventilkanalluftdurchfluss” bezeichnet), das Einlassrohrmodell M6 ist ein Model zur Berechnung des Drucks in dem Einlasskanal stromabwärts zu dem Drosselventil 146 (als der ”Einlassrohrdruck” bezeichnet) und der Temperatur in dem Einlasskanal stromabwärts zu dem Drosselventil 146 (als die ”Einlassrohrtemperatur” bezeichnet), und das Einlassventil M7 ist ein Modell zur Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge.
Außerdem ist das Kompressormodell M4 ein Modell zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Durchflusses oder Volumenstroms (flow rate) von Luft, die aus dem Kompressor 191a strömt (als der ”Kompressorausströmungsluftdurchfluss” bezeichnet), während das Zwischenkühlermodell M5 ein Modell zur Berechnung des Drucks von Luft in dem Zwischenkühler 145 (als der ”Zwischenkühlerdruck” bezeichnet) sowie der Temperatur von Luft in dem Zwischenkühler 145 (als die ”Zwischenkühlertemperatur” bezeichnet) ist.
Des Weiteren ist es in dem Fall eines Ausdruckens der Modellgleichung für jedes Modell mit einer generalisierten numerischen Gleichung, wie beispielsweise y = f(x) (nachstehend als eine ”allgemeine Gleichung” bezeichnet), um den Wert y bei einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt zu bestimmen, erforderlich, einen Wert bei einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt für die Variable x zu verwenden. In dem Fall, dass der Wert, der durch die allgemeine Gleichung zu bestimmen ist, ein Wert bei einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt ist, ist es nämlich erforderlich, einen Wert bei einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt für die Variable, die in dieser allgemeinen Gleichung verwendet wird, zu verwenden. Hierbei ist die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Berechnungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der vorstehend beschriebenen Art und Weise zu bestimmen ist, eine zylinderinterne Einlassluftmenge zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Berechnungsverarbeitung durch die Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Berechnungsvorrichtung startet, nämlich ein bestimmter zukünftiger Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt.
Somit ist es während einer Berechnungsverarbeitung entsprechend dem Drosselmodell M2, das eine Drosselöffnung, einen Einlassrohrdruck, einen Zwischenkühlerdruck und eine Zwischenkühlertemperatur als Variable verwendet, erforderlich, die Drosselöffnung, den Einlassrohrdruck, den Zwischenkühlerdruck und die Zwischenkühlertemperatur zu dem Zeitpunkt, zu dem die Berechnungsverarbeitung entsprechend dem Drosselmodell M2 ausgeführt wird, nämlich zu einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt, zu verwenden.
Auf ähnliche Weise ist es während einer Berechnungsverarbeitung entsprechend dem Einlassventilmodell M3, dem Einlassrohrmodell M6 und dem Einlassventilmodell M7, die den Einlassrohrdruck, die Einlassrohrtemperatur, die Zwischenkühlertemperatur, die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und die Öffnungs- und Schließzeitsteuerung bzw. den Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils 132 (als der ”Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt” bezeichnet) als Variable verwendet, erforderlich, den Einlassrohrdruck, die Zwischenkühlertemperatur, die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und den Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Berechnungsverarbeitung entsprechend diesen Modellen ausgeführt wird, nämlich zu einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt, zu verwenden.
Somit ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem Fall, dass der Zeitpunkt, zu dem eine Berechnungsverarbeitung entsprechend jedem dieser Modelle M2 bis M7 beginnt, als der derzeitige Zeitpunkt hergenommen wird, da die zylinderinterne Einlassluftmenge auf der Grundlage der Drosselöffnung, des Einlassrohrdrucks, der Einlassrohrtemperatur, des Zwischenkühlerdrucks, der Zwischenkühlertemperatur, der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts bei einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt berechnet wird, die zylinderinterne Einlassluftmenge, die auf diese Art und Weise berechnet wird, die zylinderinterne Einlassluftmenge bei einem bestimmten zukünftigen Zeitpunkt in Bezug auf den derzeitigen Zeitpunkt.
Nachstehend ist eine Beschreibung der Einzelheiten eines Verfahrens zur Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge in der Steuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine, die in 22 gezeigt ist, zusammen mit einer Beschreibung der Einzelheiten jedes Modells bereitgestellt.
Zuerst wird eine Beschreibung des elektronisch gesteuerten Drosselventilmodells M1 bereitgestellt. Das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 wird bei vorbestimmten Zeitintervallen ΔT1 (als ”vorgeschriebenes Zeitintervall ΔT1” bezeichnet, wobei es beispielsweise 2 ms beträgt) ausgeführt. Das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 ist ein Modell, das eine Solldrosselöffnung auf der Grundlage einer Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße in Abstimmung mit der elektronisch gesteuerten Drosselventillogik A1 einstellt und dann ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a ausgibt, so dass die Drosselöffnung die Solldrosselöffnung wird, wobei es zusätzlich einen vorausgesagten Wert der tatsächlichen Drosselöffnung berechnet.
Eine konstante Beziehung wie die, die in 24 gezeigt ist, existiert nämlich zwischen einer Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp und einer Solldrosselöffnung θt. Folglich ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Abbildung bzw. ein Kennfeld Ma, das die Beziehung zwischen der Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp und der Solldrosselöffnung definiert, im Voraus in dem ROM 172 in einer Form gespeichert, wie sie in 24 gezeigt ist. Die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 bestimmt dann die Solldrosselöffnung et aus der vorstehend genannten Abbildung Ma auf der Grundlage der tatsächlichen Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp, die durch den Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgrößensensor 166 erfasst wird, zu einem Zeitpunkt, wenn eine arithmetische Verarbeitung derzeit entsprechend dem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1 ausgeführt wird (als der ”arithmetischer Modellverarbeitungszeitpunkt” bezeichnet). Die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 stellt dann die Solldrosselöffnung θt ein, die in dieser Art und Weise als die Solldrosselöffnung nach einer vorbestimmten Zeitdauer TD (als ”vorgeschriebene Zeitverzögerung” bezeichnet, wobei sie beispielsweise 64 ms beträgt) von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt bestimmt wird. Außerdem gibt die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a aus, so dass die Drosselöffnung die Solldrosselöffnung bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt wird, nämlich die Solldrosselöffnung, die durch die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 die vorgeschriebene Verzögerungszeit TD zuvor eingestellt worden ist.
Der Betrieb der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a wird jedoch von einer bestimmten Verzögerung begleitet, wobei eine Trägheit in dem Drosselventil 146 vorhanden ist. Dementsprechend wird, auch wenn ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a von der elektronisch gesteuerten Drosselventillogik A1 ausgegeben worden ist, die sich ergebende Drosselöffnung zu der Solldrosselöffnung mit einer bestimmten Verzögerung gebracht. Folglich berechnet das elektronisch gesteuerte Drosselventilmodell M1 einen vorausgesagten Wert der tatsächlichen Drosselöffnung nach der vorgeschriebenen Verzögerungszeit TD auf der Grundlage der nachstehenden Gleichung (11) als eine vorgeschriebene Drosselöffnung θe, und speichert oder hält diesen Wert in dem ROM 153. θe(i) = θe(i – 1) + ΔT1·f(θt(i), θe(i – 1)) (11)
In der Gleichung (11) ist θe(i) die vorausgesagte Drosselöffnung nach der vorgeschriebenen Verzögerungszeit TD, die zu berechnen ist, indem die derzeitige arithmetische Verarbeitung entsprechend dem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1 ausgeführt wird (als ”arithmetische Modellverarbeitung” bezeichnet), θe(i – 1) ist die vorausgesagte Drosselöffnung, die entsprechend der vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitung berechnet wird (nämlich eine arithmetische Modellverarbeitung entsprechend dem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1, die das vorstehend genannte vorgeschriebene Zeitintervall ΔT1 zuvor ausgeführt worden ist), θt(i) ist die Solldrosselöffnung nach der vorgeschriebenen Zeitverzögerung TD, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung eingestellt wird, und ΔT1 ist das vorstehend genannte vorgeschriebene Zeitintervall, nämlich das Zeitintervall, bei der eine arithmetische Modellverarbeitung ausgeführt wird. Zusätzlich ist, wie es in 25 gezeigt ist, die Funktion f(θt, θe) eine Funktion, die einen Wert zurückgibt, der zunimmt, wenn die Differenz Δθ zwischen der Solldrosselöffnung θt und der vorausgesagten Drosselöffnung θe zunimmt, nämlich eine Funktion, die in Bezug auf die Differenz Δθ monoton ansteigt.
Somit wird entsprechend dem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1 die Solldrosselöffnung θt durch die elektronisch gesteuerte Drosselventillogik A1 bestimmt, die bestimmte Solldrosselöffnung wird für eine Solldrosselöffnung bei dem Zeitpunkt, der die vorgeschriebene Zeitverzögerung TD nach dem derzeitigen Zeitpunkt liegt, eingestellt, ein Ansteuerungssignal wird zu der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a ausgegeben, so dass die tatsächliche Drosselöffnung des derzeitigen Zeitpunkts die Drosselöffnung wird, die als die derzeitige Drosselöffnung die vorgeschriebene Zeitverzögerung TD zuvor eingestellt worden ist, und die tatsächliche Drosselöffnung bei einem Zeitpunkt, der die vorgeschriebene Verzögerungszeit TD nach dem derzeitigen Zeitpunkt liegt, wird als die vorausgesagte Drosselöffnung θe berechnet.
Des Weiteren kann in dem Fall, dass es keine Verzögerung in dem Betrieb der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a gibt und eine Trägheit des Drosselventils 146 ignoriert werden kann, die Solldrosselöffnung θt, wie sie ist, für die vorausgesagte Drosselöffnung θe anstelle einer Berechnung der vorausgesagten Drosselöffnung θe entsprechend der Gleichung (11) verwendet werden.
Als nächstes ist eine Beschreibung des Drosselmodells M2 bereitgestellt. Des Weiteren ist, da ein Verfahren zur Herleitung einer Modellgleichung, die dieses Drosselmodell M2 darstellt, allgemein verfügbar ist (siehe beispielsweise JP-A-2001-041095 und JP-A-2003-184613 ), eine ausführliche Beschreibung bezüglich des Verfahrens zur Herleitung dieses Drosselmodells M2 weggelassen. Zusätzlich wird eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Drosselmodell M2, dem Einlassventilmodell M3, dem Einlassrohrmodell M6, dem Einlassventilmodell M7, dem Kompressormodell M4 und dem Zwischenkühlermodell M5, die nachstehend beschrieben sind, als eine Reihe von arithmetischen Operationen bei vorbestimmten Zeitintervallen ΔT2, die sich von den vorstehend genannten vorgeschriebenen Zeitintervallen ΔT1 unterscheiden, (als ”vorgeschriebenes Zeitintervall ΔT2” bezeichnet, wobei es beispielsweise 8 ms beträgt) ausgeführt. Natürlich können das vorgeschriebene Zeitintervall ΔT2 und das vorgeschriebene Zeitintervall ΔT1 gleich sein.
Das Drosselmodell M2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Modell zur Berechnung des Drosselventilkanalluftdurchflusses auf der Grundlage der nachstehenden Modellgleichungen (12) und (13), die unter Verwendung physikalischer Gesetze, wie beispielsweise des Masseerhaltungsgesetzes, des Energieerhaltungsgesetzes, des Impulserhaltungsgesetzes und der Zustandsgleichung eines Gases hergeleitet worden sind.
In den vorstehend genannten Gleichungen (12) und (13) ist mt der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der durch die derzeitige arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Drosselmodell M2 zu berechnen ist (als ”arithmetische Modellverarbeitung” bezeichnet), θ ist eine Drosselöffnung, C(θ) ist ein Durchflusskoeffizient, der der Drosselöffnung θ entspricht, A(θ) ist eine Drosselströmungswegfläche entsprechend der Drosselöffnung θ, Pm ist ein Einlassrohrdruck, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 berechnet wird (die Einzelheiten hiervon sind nachstehend beschrieben), R ist eine Gaskonstante und κ ist ein spezifisches Wärmeverhältnis von Luft. Zusätzlich ist Pi ein Zwischenkühlerdruck, nämlich der Druck von Luft in dem Zwischenkühler 145, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 berechnet wird (die Einzelheiten hiervon sind nachstehend beschrieben), und Ti ist eine Zwischenkühlertemperatur, nämlich die Temperatur von Luft in dem Zwischenkühler 145, die durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 berechnet wird (die Einzelheiten hiervon sind nachstehend beschrieben). κ wird ebenso als ein konstanter Wert in diesem Ausführungsbeispiel behandelt.
Zusätzlich wird das Produkt C(θ)·A(θ) der Modellgleichung (12) aus einer Abbildung Mca, die in 26 gezeigt ist, auf der Grundlage der vorausgesagten Drosselöffnung θe, die durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1 berechnet wird, bestimmt. Zusätzlich wird der Wert Φ(Pm/Pi) aus einer Abbildung MΦ, die in 34 gezeigt ist, auf der Grundlage des Verhältnisses Pm/Pi (als das ”Druckverhältnis” bezeichnet) des Einlassrohrdrucks Pm zu dem Zwischenkühlerdruck Pi, der entsprechend einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 (die Einzelheiten hiervon werden nachstehend beschrieben) berechnet wird, und der vorausgesagten Drosselöffnung θe bestimmt.
Nachstehend ist eine Beschreibung des Einlassventilmodells M3 bereitgestellt. Des Weiteren ist, da ein Verfahren zur Herleitung dieser Modellgleichung, die das Einlassventilmodell M3 darstellt, allgemein verfügbar ist (siehe beispielsweise JP-A-2001-041095 und JP-A-2003-184613 ), eine Beschreibung der Einzelheiten des Herleitungsverfahrens des Einlassventilmodells M3 weggelassen.
Das Einlassventilmodell M3 ist ein Modell zur Berechnung des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, nämlich des Durchflusses von Luft, die durch das Einlassventil 132 hindurchgeht und in die Verbrennungskammer 125 gelangt, auf der Grundlage der nachstehenden Modellgleichung (14), die unter Verwendung von empirischen Gesetzen hergeleitet wird. mc = (Ti/Tm)·(c·Pm – d) (14)
In der vorstehend genannten Modellgleichung (14) ist mc der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss, der durch die derzeitige arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassventilmodell M3 zu berechnen ist (als ”arithmetische Modellverarbeitung” bezeichnet), Tm ist die Einlassrohrtemperatur, nämlich die Temperatur in dem Einlasskanal stromabwärts zu dem Drosselventil 146, die durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 berechnet wird (die Einzelheiten hiervon werden nachstehend beschrieben), Pm ist der Einlassrohrdruck, nämlich der Druck in dem Einlasskanal stromabwärts zu dem Drosselventil 146, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 berechnet wird (die Einzelheiten hiervon werden nachstehend beschrieben), c ist eine Proportionalitätskonstante entsprechend der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und dem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt, d ist ein Wert, der der Menge von verbranntem Gas entspricht, das in der Verbrennungskammer 125 verbleibt, ohne aus der Verbrennungskammer 125 zu dem Ausstoßkanal während dem Auslasshub ausgestoßen zu werden, wobei er einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und einem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt entspricht, und Ti ist die Zwischenkühlertemperatur, die durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 berechnet wird (die Einzelheiten hiervon werden nachstehend beschrieben).
Des Weiteren sollte, obwohl der Einlassrohrdruck Pm als eine Variable in der Modellgleichung (14) verwendet wird, im Prinzip der Druck in der Verbrennungskammer 125 während des Einlasshubs (als der ”zylinderinterne Druck” bezeichnet) zur Berechnung des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses verwendet werden. Der zylinderinterne Druck während des Einlasshubs kann jedoch als gleich zu dem Druck in dem Einlasskanal stromaufwärts zu dem Einlassventil 132, nämlich dem Einlassrohrdruck betrachtet werden. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel der Einlassrohrdruck Pm als eine Variable anstelle des zylinderinternen Drucks in dem Einlassventilmodell M3 verwendet.
Zusätzlich kann der Proportionalitätskoeffizient c im Voraus durch Experimente und dergleichen als ein Wert bestimmt werden, der auf einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und einem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt beruht. Folglich wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Abbildung Mc, die die Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, dem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt VT und dem Proportionalitätskoeffizienten c definiert, im Voraus bestimmt und in dem ROM 172 in der Form gespeichert, die in 27 gezeigt ist. Das Einlassventilmodell M3 bestimmt dann den Proportionalitätskoeffizienten aus der Abbildung Mc auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT.
Auf ähnliche Weise kann der Wert d ebenso im Voraus durch Experimente und dergleichen als ein Wert bestimmt werden, der auf einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und einem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt beruht. Folglich wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Abbildung Md, die die Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, dem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt VT und dem Wert d definiert, im Voraus bestimmt und in dem ROM 172 in der Form gespeichert, die in 28 gezeigt ist. Das Einlassventilmodell M3 bestimmt dann den Wert d aus der Abbildung Md auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT.
Als nächstes ist eine Beschreibung des Kompressormodells M4 bereitgestellt. Das Kompressormodell M4 ist ein Modell zur Berechnung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses, nämlich des Durchflusses von Luft, die aus dem Kompressor 191a strömt.
Der Kompressorausströmungsluftdurchfluss kann jedoch empirisch auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen einem Zwischenkühlerdruck und einem Einlassdruck (der Einlassdruck in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Druck in der Einlassröhre 143 stromaufwärts zu dem Kompressor 191a) und der Kompressordrehgeschwindigkeit geschätzt werden. Es gibt nämlich, wie es in 35 gezeigt ist, eine Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, dem Wert von Pi/Pa, der erhalten wird, indem der Zwischenkühlerdruck Pi durch den Einlassdruck Pa geteilt wird (als das ”Druckverhältnis” bezeichnet), und der Kompressordrehgeschwindigkeit NC, wobei der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm abnimmt, wenn das Verhältnis von Pi/Pa zunimmt, und zunimmt, wenn die Kompressordrehgeschwindigkeit NC zunimmt. Der Kompressorausströmungsluftdurchfluss kann im Voraus durch Experimente und dergleichen als ein Wert bestimmt werden, der auf dem Druckverhältnis und der Kompressordrehgeschwindigkeit NC beruht. Folglich wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Abbildung Mmcm, die die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis Pi/Pa, der Kompressordrehgeschwindigkeit NC und dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm definiert, im Voraus bestimmt und in dem ROM 172 in der Form gespeichert, wie sie in 36 gezeigt ist. Das Kompressormodell M4 berechnet dann den Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm aus der Abbildung Mmcm auf der Grundlage des Werts von Pi/Pa und der Kompressordrehgeschwindigkeit NC.
Als nächstes ist eine Beschreibung des Zwischenkühlermodells M5 bereitgestellt. Das Zwischenkühlermodell M5 ist ein Modell zur Berechnung des Zwischenkühlerdrucks und der Zwischenkühlertemperatur zu dem Zeitpunkt einer derzeitigen Ausführung einer arithmetischen Verarbeitung (als ”arithmetische Modellverarbeitung” bezeichnet) entsprechend den nachstehenden Modellgleichungen (15) und (16), die unter Verwendung des Masseerhaltungsgesetzes und des Energieerhaltungsgesetzes hergeleitet sind. d(Pi/Ti)/dt = (R/Vi)·(mcm – mt) (15) dPi/dt = κ·(R/Vi)·(mcm·Ta – mt·Ti) + (κ – 1)/Vi·(Ec – K·(Ti – Ta)) (16)
In den vorstehend genannten Modellgleichungen (15) und (16) ist Pi der Zwischenkühlerdruck, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung zu berechnen ist, Ti ist die Zwischenkühlertemperatur, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung zu berechnen ist, Vi ist das Volumen des Einlasskanals zwischen dem Auslass des Kompressors 191a und dem Drosselventil 146, mcm ist der Kompressorausströmungsluftdurchfluss bei dem derzeitigen Modellschätzzeitpunkt, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Kompressormodell M4 berechnet wird, Ec ist die Energie, die der Luft als Ergebnis einer Komprimierung durch den Kompressor 191a zugeführt wird (das zugehörige Berechnungsverfahren wird nachstehend beschrieben), mt ist der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Drosselmodell M2 berechnet wird, Ta ist die Einlasstemperatur bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt, R ist eine Gaskonstante, κ ist das spezifische Wärmeverhältnis von Luft und K ist ein Koeffizient (die Einzelheiten hiervon werden nachstehend beschrieben).
Nachstehend ist eine Beschreibung des Verfahrens zur Herleitung der Modellgleichungen (15) und (16) bereitgestellt. Wenn ein Abschnitt des Einlasskanals zwischen dem Kompressor 191a und dem Drosselventil 146 als ein Zwischenkühlerabschnitt bezeichnet wird und die Gesamtmenge von Luft in diesen Zwischenkühlerabschnitt als eine Gesamtluftmenge M bezeichnet wird, kann, da die Änderung dM/dt pro Einheitszeit in der Gesamtluftmenge M die Differenz zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, der äquivalent zu dem Durchfluss von Luft ist, die in den Zwischenkühlerabschnitt eindringt, und dem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt ist, der zu dem Durchfluss von Luft äquivalent ist, die aus dem Zwischenkühlerabschnitt herausströmt, die nachstehende Gleichung (17) auf der Grundlage des Masseerhaltungsgesetzes erhalten werden. dM/dt = mcm – mt (17)
Zusätzlich wird die nächste Gleichung (18) auf der Grundlage einer Zustandsgleichung erhalten, die Luft in dem Zwischenkühlerabschnitt betrifft. Pi·Vi = M·R·Ti (18)
Hierbei wird die vorstehend genannte Modellgleichung (15) erhalten, indem die Gleichung (18) in die Gleichung (17) substituiert wird und die Gesamtluftmenge M eliminiert wird, wobei die Tatsache berücksichtigt wird, dass das Volumen Vi des Zwischenkühlerabschnitts konstant ist.
Demgegenüber wird, wenn die Änderung in einer Energie der Luft in dem Zwischenkühlerabschnitt als eine zwischenkühlerinterne Energieänderung Ei bezeichnet wird, die Energie von Luft, bevor sie durch den Kompressor 191a komprimiert wird, als Vorkomprimierungsluftenergie Ea bezeichnet wird, die Energie, die Luft als ein Ergebnis einer Komprimierung durch den Kompressor 191a zugeführt wird, als kompressorzugeführte Energie Ec bezeichnet wird, die Energie von Luft, die nach außen durch die Wände des Zwischenkühlers 145 abgegeben wird, als abzuführende Luftenergie Ed bezeichnet wird, und die Energie von Luft, die aus dem Zwischenkühlerabschnitt herausströmt, als Ausströmungsluftenergie Et bezeichnet wird, die nachstehende Gleichung (19) aus dem Energieerhaltungsgesetz in Bezug auf Luft in dem Zwischenkühlerabschnitt erhalten. Ei = Ea + Ec – Ed – Et (19)
Die zwischenkühlerinterne Energieänderung Ei ist gleich zu dem Wert, der durch Subtrahieren der abzuführenden Luftenergie Ed und der Ausströmungsluftenergie Et von der Summe der Energie von Luft, die in den Zwischenkühlerabschnitt eindringt, nämlich der Vorkomprimierungsluftenergie Ea und der kompressorzugeführten Energie Ec, erhalten wird.
Die Vorkomprimierungsluftenergie Ea und die Ausströmungsluftenergie Et dieser Energien können entsprechend den nachstehenden Gleichungen (20) und (21) jeweils berechnet werden. Ea = Cp·mcm·Ta (20) Et = Cp·mt·Ti (21)
In den Gleichungen (20) und (21) ist Cp die isobarische spezifische Wärme von Luft, mcm ist der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, Ta ist die Einlasstemperatur, mt ist der Drosselkanalluftdurchfluss und Ti ist die Zwischenkühlertemperatur.
Zusätzlich kann die kompressorzugeführte Energie Ec entsprechend der nachstehenden Gleichung (22) berechnet werden.
In der Gleichung (22) ist Cp die isobarische spezifische Wärme von Luft, mcm ist der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, Ta ist die Einlasstemperatur, Pi ist der Zwischenkühlerdruck, Pa ist der Einlassdruck und η ist der Kompressorwirkungsgrad.
Wenn der Durchfluss von Luft, die in den Kompressor 191a strömt, als der Kompressoreinströmluftdurchfluss mci bezeichnet wird, die Temperatur der Luft, die in den Kompressor 191a strömt, als eine Kompressoreinströmlufttemperatur Tci bezeichnet wird, der Durchfluss von Luft, der aus dem Kompressor 191a herausströmt, als ein Kompressorausströmungsluftdurchfluss mco bezeichnet wird, und die Temperatur von Luft, die aus dem Kompressor 191a herausströmt, als eine Kompressorausströmungslufttemperatur Tco bezeichnet wird, können nämlich die Energie Eci von Luft, die in den Kompressor 191a hineinströmt, und die Energie Eco von Luft, die aus dem Kompressor 191a herausströmt, jeweils mit den nachstehenden Gleichungen (23) und (24) dargestellt werden. Eci = Cp·mci·Tci (23) Eco = Cp·mco·Tco (24)
Hierbei wird, da die Summe der Energie Eci von Luft, die in dem Kompressor 191a hineinströmt, und der kompressorzugeführten Energie Ec gleich der Energie Eco von Luft ist, die aus dem Kompressor 191a herausströmt, die nachstehende Gleichung (25) unter Verwendung der Gleichungen (23) und (24) auf der Grundlage des Energieerhaltungsgesetzes erhalten. Cp·mci·Tci + Ec = Cp·mco·Tco (25)
Hierbei wird die nachstehende Gleichung (26) erhalten, indem die Gleichung (25) modifiziert wird, wobei berücksichtigt wird, dass der Durchfluss von Luft, die in den Kompressor 191a hineinströmt, gleich zu dem Durchfluss von Luft ist, die aus dem Kompressor 191a herausströmt. Ec = Cp·mco·(Tco – Tci) (26)
Demgegenüber wird der Kompressorwirkungsgrad η durch die nachstehende Gleichung (27) dargestellt.
In der Gleichung (27) ist Tci die Temperatur von Luft, die in den Kompressor strömt, Pio ist der Druck von Luft, die aus dem Kompressor herausströmt, Pi ist der Zwischenkühlerdruck, Tio ist die Temperatur von Luft, die aus dem Kompressor herausströmt, und κ ist das spezifische Wärmeverhältnis von Luft.
Die nachstehende Gleichung (28) wird erhalten, indem die Gleichung (27) in die Gleichung (25) substituiert wird und die sich ergebende Gleichung transformiert wird.
Hierbei kann angenommen werden, dass der Druck Pci und die Temperatur Tci von Luft, die in den Kompressor hineinströmt, jeweils gleich zu dem Einlassdruck Pa und der Einlasstemperatur Ta sind. Zusätzlich kann angenommen werden, dass der Druck von Pco von Luft, die aus dem Kompressor herausströmt, gleich zu dem Zwischenkühlerdruck Pi ist. Außerdem ist der Durchfluss mco von Luft, die aus dem Kompressor herausströmt, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm. Somit wird die Gleichung (22) erhalten, indem die Gleichung (28) unter Berücksichtigung hiervon modifiziert wird.
Des Weiteren ist die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der Kompressordrehgeschwindigkeit und dem Kompressorwirkungsgrad in 37 gezeigt. Vorausgesetzt, dass die Kompressordrehgeschwindigkeit konstant ist, nimmt nämlich der Kompressorwirkungsgrad η zu, wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss zunimmt, bis der Kompressorausströmungsluftdurchfluss einen bestimmten fixierten Durchfluss erreicht, wobei er abnimmt, wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss zunimmt, wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss einen bestimmten fixierten Luftdurchfluss überschreitet. Der Kompressorwirkungsgrad η erreicht nämlich einen Spitzenwert, wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss einen bestimmten fixierten Durchfluss erreicht. Zusätzlich nimmt der Spitzenwert des Kompressorwirkungsgrads η zu, wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss zunimmt, wobei der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, wenn der Kompressorwirkungsgrad η einen Spitzenwert erreicht, zunimmt, wenn die Kompressordrehgeschwindigkeit zunimmt. Der Kompressorwirkungsgrad kann im Voraus durch Experimente und dergleichen als ein Wert bestimmt werden, der auf dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss und der Kompressordrehgeschwindigkeit beruht. Folglich wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Abbildung Mη, die die Beziehung zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, der Kompressordrehgeschwindigkeit NC und dem Kompressorwirkungsgrad η definiert, im Voraus bestimmt und in dem ROM 172 in der Form gespeichert, wie sie in 38 gezeigt ist. Das Zwischenkühlermodell M5 bestimmt dann den Kompressorwirkungsgrad η aus der Abbildung Mη auf der Grundlage des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Kompressormodell M4 berechnet wird, und der Kompressordrehgeschwindigkeit NC.
Zusätzlich trägt in der vorstehend bereitgestellten Beschreibung die Energie, die von dem Kompressor der Luft zugeführt wird, zu einem Anstieg in der Temperatur der Luft von der Zeit eines Einströmens zu der Zeit eines Ausströmens in Bezug auf den Kompressor bei, wobei Beiträge bezüglich einer Bewegung der Luft ignoriert werden.
Außerdem kann die abzuführende Luftenergie Ed entsprechend der nachstehenden Gleichung (29) berechnet werden. Ed = K·(Ti – Ta) (29)
In der Gleichung (29) ist K ein Koeffizient, der dem Produkt der Oberfläche des Zwischenkühlers 145 und dem Wärmeübertragungskoeffizienten von Luft in dem Zwischenkühler 145 zu den Wänden des Zwischenkühlers 145 entspricht, Ti ist die Zwischenkühlertemperatur und Ta ist die Einlasslufttemperatur.
Die abzuführende Luftenergie Ed ist nämlich proportional zu der Differenz zwischen der Zwischenkühlertemperatur Ti und der Wandtemperatur Tw des Zwischenkühlers 145 auf der Grundlage von empirischen Gesetzen. Hierbei ist, da der Zwischenkühler 145 Luft innerhalb des Zwischenkühlers 145 mit Luft von außerhalb der Brennkraftmaschine 110 abkühlt, die Wandtemperatur Tw des Zwischenkühlers 145 gleich der Außentemperatur der Brennkraftmaschine 110, wobei als Ergebnis hiervon angenommen werden kann, dass sie gleich der Einlasstemperatur Ta ist. Somit ist die abzuführende Luftenergie Ed proportional zu der Differenz zwischen der Zwischenkühlertemperatur Ti und der Einlasstemperatur Ta. Die vorstehend genannte Gleichung (29) wird auf der Grundlage hiervon erhalten.
Die zwischenkühlerinterne Energieänderung Ei wird mit der nachstehenden Gleichung (30) dargestellt. Ei = d(M·Cv·Ti)/dt (30)
In der Gleichung (30) ist M die Gesamtluftmenge, Cv ist die spezifische Wärme von Luft bei konstantem Volumen, und Ti ist die Zwischenkühlertemperatur.
Somit wird die nachstehende Gleichung (31) aus den vorangegangenen Gleichungen (19) bis (30) erhalten. d(M·Cv·Ti)/dt = Cp·mcm·Ta + Ec– K·(Ti – Ta) – Cp·mt·Ti (31)
Da das spezifische Wärmeverhältnis κ mit der nachstehenden Gleichung (32) dargestellt ist und die Mayer'sche Beziehung mit der nachstehenden Gleichung (33) dargestellt wird, wird die vorangegangene Gleichung (16) erhalten, indem die Gleichung (31) unter Verwendung dieser Gleichungen (32) und (33) modifiziert wird. κ = Cp/Cv (32) Cp = Cv + R (33)
Als nächstes ist eine Beschreibung des Einlassrohrmodells M6 bereitgestellt. Des Weiteren ist, da ein Verfahren zur Herleitung der Modellgleichung, die dieses Einlassrohrmodell M6 darstellt, allgemein verfügbar ist (siehe beispielsweise JP-A-2001-041095 und JP-A-2003-184613 ), eine ausführliche Beschreibung bezüglich des Verfahrens zur Herleitung dieses Einlassrohrmodells M6 weggelassen.
Das Einlassrohrmodell M6 ist ein Modell zur Berechnung des Einlassrohrdrucks und der Einlassrohrtemperatur auf der Grundlage der nachstehenden Modellgleichungen (34) und (35), die unter Verwendung des Masseerhaltungsgesetzes und des Energieerhaltungsgesetzes hergeleitet worden sind. d(Pm/Tm)/dt = (R/Vm)·(mt-mc) (34) dPm/dt = κ·(R/Vm)·(mt·Ti – mc·Tm) (35)
In diesen Modellgleichungen (34) und (35) ist Pm der Einlassrohrdruck, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung zu berechnen ist, Tm ist die Einlassrohrtemperatur, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung zu berechnen ist, R ist eine Gaskonstante, Vm ist das Volumen des Einlasskanals zwischen dem Drosselventil 46 und dem Einlassventil 32, mt ist der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Drosselmodell M2 berechnet wird, mc ist der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassventilmodell M3 berechnet wird, Ti ist die Zwischenkühlertemperatur, die durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 berechnet wird, und κ ist das spezifische Wärmeverhältnis von Luft.
Nachstehend ist eine Beschreibung des Einlassventilmodells M7 bereitgestellt. Das Einlassventilmodell M7 ist ein Modell zur Berechnung des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses auf der Grundlage der nachstehenden Modellgleichungen (36) und (37), die unter Verwendung von empirischen Gesetzen hergeleitet worden sind. mc = (Ti/Tm)·(c·Pm – d) (36) KLfwd = mc·Tint (37)
In den vorstehend genannten Modellgleichungen (36) und (37) ist mc der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss, der durch die derzeitige arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassventilmodell M7 zu berechnen ist (als ”arithmetische Modellverarbeitung” bezeichnet), Ti ist die Zwischenkühlertemperatur, Tm ist die Einlassrohrtemperatur, Pm ist der Einlassrohrdruck, c ist ein Proportionalitätskoeffizient, der einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und einem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt entspricht, d ist ein Wert, der der Menge von unverbranntem Gas entspricht, das in der Verbrennungskammer 25 verbleibt, ohne aus der Verbrennungskammer 25 in den Auslasskanal während des Auslasshubs ausgestoßen zu werden, wobei er einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und einem Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkt entspricht, KLfwd ist die zylinderinterne Einlassluftmenge, nämlich die Gesamtmenge von Luft, die in den Verbrennungszylinder 25 während des Einlasshubs strömt, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung zu berechnen ist, und Tint ist die Zeit von einem Öffnen zu einem Schließen des Einlassventils 32.
Des Weiteren wird in der vorstehend genannten Modellgleichung (36) der Einlassrohrdruck Pm als eine Variable anstelle des zylinderinternen Drucks aus dem gleichen Grund verwendet, wie er vorstehend mit Bezug auf die vorstehend genannte Modellgleichung (14) erklärt worden ist. Zusätzlich ist der Proportionalitätskoeffizient c der gleiche wie der Proportionalitätskoeffizient c, der in Bezug auf das Einlassventilmodell M3 erklärt worden ist, wobei er aus der vorstehend genannten Abbildung Mc (siehe 27) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT in der gleichen Weise wie das Einlassventilmodell M3 bestimmt wird. Zusätzlich ist der Wert d ebenso der gleiche wie der Wert d, der in Bezug auf das Einlassventilmodell M3 erklärt worden ist, wobei er aus der vorstehend genannten Abbildung Md (siehe 28) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT in der gleichen Art und Weise wie das Einlassventilmodell M3 bestimmt wird.
In dem Fall, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss in der Art und Weise, die vorstehend beschrieben ist, berechnet wird, ist jedoch ein bestimmter Zeitbetrag von dem Start einer arithmetischen Verarbeitung, die den Kompressorausströmungsluftdurchfluss berechnet, bis zu einem Abschluss dieser arithmetischen Verarbeitung erforderlich. Zusätzlich gibt es ebenso Fälle, in denen ein bestimmter Zeitbetrag auch von einem Abschluss einer arithmetischen Verarbeitung, die den Kompressorausströmungsluftdurchfluss berechnet, bis zu einem Zeitpunkt erforderlich ist, bei dem die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung des berechneten Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, tatsächlich zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird. Hierbei stimmt in dem Fall, dass die Änderung in dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss während der kurzen Zeitdauer nach dem Start einer arithmetischen Verarbeitung, die den Kompressorausströmungsluftdurchfluss berechnet, vergleichsweise klein ist, der berechnete Kompressorausströmungsluftdurchfluss mit dem tatsächlichen Kompressorausströmungsluftdurchfluss überein, wenn die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, verwendet wird, um einen Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern, wobei in diesem Fall auch angenommen werden kann, dass die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge übereinstimmt, wenn sie zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird. In dem Fall, dass die Änderung in dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss während der kurzen Zeitdauer nach dem Start einer arithmetischen Verarbeitung, die die zylinderinterne Einlassluftmenge berechnet, vergleichsweise groß ist, ändert sich jedoch, wenn die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung des berechneten Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, der tatsächliche Kompressorausströmungsluftdurchfluss deutlich im Vergleich zu dem, wenn eine arithmetische Verarbeitung begonnen worden ist, die den Kompressorausströmungsluftdurchfluss berechnet. In diesem Fall kann nicht angenommen werden, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet wird, mit dem tatsächlichen Kompressorausströmungsluftdurchfluss übereinstimmt, wenn die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird. Somit kann auch nicht angenommen werden, dass die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung dieses Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge übereinstimmt, wenn sie zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Folglich wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem Fall, dass während einer Ausführung einer arithmetische Verarbeitung, die die zylinderinterne Einlassluftmenge berechnet, bestimmt worden ist, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet wird, nicht als übereinstimmend mit dem tatsächlichen Kompressorausströmungsluftdurchfluss angenommen werden kann, wenn die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Kompressormodell M4 berechnet wird, so korrigiert, dass die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch diese arithmetische Verarbeitung berechnet wird, mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge übereinstimmt, wenn sie zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird.
Wenn nämlich eine Differenz zwischen einer Solldrosselöffnung und einer tatsächlichen Drosselöffnung bei dem Beginn einer arithmetischen Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Verarbeitung (nämlich eine arithmetische Verarbeitung, die die zylinderinterne Einlassluftmenge berechnet) größer ist als eine vorbestimmte Öffnungsdifferenz, kann angenommen werden, dass die Drosselöffnung vergleichweise deutlich geändert wird, um die tatsächliche Drosselöffnung zu der Solldrosselöffnung zu machen. Folglich wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wenn die Differenz zwischen der Solldrosselöffnung und der tatsächlichen Drosselöffnung (vorausgesagte Drosselöffnung in diesem Ausführungsbeispiel) bei dem Beginn der arithmetischen Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Verarbeitung berechnet wird und diese Differenz größer als eine vorbestimmte Öffnungsdifferenz ist, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Kompressormodell M5 berechnet wird, in der nachstehend beschriebenen Art und Weise korrigiert, wodurch die zylinderinterne Einlassluftmenge, die unter Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses berechnet wird, korrigiert wird.
Wenn nämlich die Differenz zwischen der vorausgesagten Drosselöffnung und der Solldrosselöffnung bei dem Beginn der arithmetischen Zylinderinterne-Einlassluftmenge-Verarbeitung entsprechend den vorstehend genannten Modellen M2 bis M7 (als ”arithmetische Modellverarbeitung” bezeichnet) vergleichweise groß ist, wird angenommen, dass die Änderung in der Drosselöffnung während der kurzen Zeitdauer nach dem Start der arithmetischen Modellverarbeitung groß ist. In dem Fall, dass die Änderung in der Drosselöffnung groß ist, ist auch die Änderung in dem Drosselventilkanalluftdurchfluss groß, wobei die Änderung in dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss folglich ebenso als groß angenommen werden kann. Aus diesen Gründen wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wenn die Differenz zwischen der vorausgesagten Drosselöffnung und der Solldrosselöffnung größer als eine vorbestimmte Öffnungsdifferenz ist, bestimmt, dass die Änderung in dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße ist, wobei somit die Änderung in der zylinderinternen Einlassluftmenge ebenso als größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße bestimmt wird, wodurch eine Korrektur des Kompressorausströmungsluftdurchflusses, der durch eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Kompressormodell M4 berechnet wird, das Ergebnis ist.
Die Beziehung zwischen dem Zwischenkühlerdruck Pi, der Kompressordrehgeschwindigkeit NC und dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm ist nämlich in 39 gezeigt. Vorausgesetzt, dass die Kompressordrehgeschwindigkeit NC konstant ist, nimmt nämlich der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm ab, wenn der Zwischenkühlerdruck Pi zunimmt, wobei, vorausgesetzt, dass der Zwischenkühlerdruck Pi konstant ist, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss zunimmt, wenn die Kompressordrehgeschwindigkeit NC zunimmt. Wie es aus 39 ersichtlich ist, kann die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses bestimmt werden, wenn die Änderungsgröße des Zwischenkühlerdrucks mit der Steigung bei einem Punkt auf einer Kurve multipliziert wird, die die Beziehung zwischen dem Zwischenkühlerdruck und dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss entsprechend einer jeweiligen Kompressordrehgeschwindigkeit anzeigt, wobei der Punkt einem bestimmten spezifischen Zwischenkühlerdruck entspricht. Folglich wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Abbildung Mdmcm, die die Beziehung zwischen der Kompressordrehgeschwindigkeit NC, dem Zwischenkühlerdruck Pi und der Steigung dmcm, die diesem entspricht, definiert, im Voraus in dem ROM 172 in einer Form gespeichert, die der in 40 gezeigten entspricht. Wenn die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses als größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße bestimmt worden ist, wird die Steigung dmcm aus der Abbildung Mdmcm auf der Grundlage der Kompressordrehgeschwindigkeit NC und des Zwischenkühlerdrucks Pi bestimmt. Eine Korrekturgröße Δmcm(k) für den Kompressorausströmungsluftdurchfluss wird dann berechnet, indem die Differenz ΔPi(k) zwischen dem Zwischenkühlerdruck Pi(k) bei einem derzeitigen Modellschätzzeitpunkt und dem Zwischenkühlerdruck Pi(k – 1) bei dem vorangegangenen Modellschätzzeitpunkt berechnet wird (nämlich Pi(k) – Pi(k – 1)), wobei dann die berechnete Differenz ΔPi(k) mit der vorstehend genannten Steigung dmcm multipliziert wird. Hierbei ist die berechnete Differenz Δmcm(k) äquivalent zu der Änderungsgröße in dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der wahrscheinlich von dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung zu dem Beginn der nächsten arithmetischen Modellverarbeitung auftritt. Somit wird diese Differenz Δmcm(k) zu dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k), der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, addiert, der sich ergebende Kompressorausströmungsluftdurchfluss kann als übereinstimmend mit dem tatsächlichen Kompressorausströmungsluftdurchfluss oder nahe angenähert an den tatsächlichen Kompressorausströmungsluftdurchfluss bei dem Beginn der nächsten arithmetischen Modellverarbeitung angenommen werden.
Folglich wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Korrektur vorgenommen, indem die Korrekturgröße Δmcm, die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet wird, zu dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, addiert wird.
Dementsprechend ist, wenn der Zwischenkühlerdruck, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, höher ist als der Zwischenkühlerdruck, der durch die vorangegangene arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, die Differenz ΔPi positiv, und da die Neigung dmcm ein negativer Wert ist, wird auch die Korrekturgröße Δmcm ein negativer Wert, wodurch verursacht wird, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss nach der Korrektur kleiner ist als der Kompressorausströmungsluftdurchfluss vor der Korrektur um den Betrag der Korrekturgröße Δmcm. Der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 verwendet, wobei als Ergebnis hiervon die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, kleiner wird als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall einer Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses vor der Korrektur berechnet wird.
Demgegenüber ist, wenn der Zwischenkühlerdruck, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, kleiner ist als der Zwischenkühlerdruck, der durch die vorangegangene arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, die Differenz ΔPi negativ, und da die Steigung dmcm ein negativer Wert ist, wird die Korrekturgröße Δmcm ein positiver Wert, wodurch verursacht wird, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss nach der Korrektur größer ist als der Kompressorausströmungsluftdurchfluss vor der Korrektur um die Größe der Korrekturgröße Δmcm. Der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 verwendet, wobei als Ergebnis hiervon die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, größer wird als die zylinderinterne Luftmenge, die in dem Fall einer Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses vor der Korrektur berechnet wird.
Wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss auf diese Art und Weise korrigiert wird, stimmt die zylinderinterne Einlassluftmenge, die schließlich durch die arithmetische Modellverarbeitung erhalten wird, entweder mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge zu der Zeit überein, zu der sie zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, oder sie ist zumindest näher an der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall einer fehlenden Korrektur berechnet wird.
Des Weiteren kann, obwohl eine Bestimmung, ob die Änderungsgröße in dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße ist oder nicht, auf der Grundlage der Differenz zwischen der vorausgesagten Drosselöffnung und der Solldrosselöffnung in diesem Beispiel getroffen wird, diese Bestimmung alternativ oder zusätzlich auf der Grundlage der Änderungsgröße des Einlassrohrdrucks getroffen werden. Wenn nämlich die Änderungsgröße des Einlassrohrdrucks vergleichweise groß ist, wird angenommen, dass die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses während des kurzen Zeitbetrags nach dem Beginn einer arithmetischen Verarbeitung groß ist. Widerrum kann angenommen werden, dass in dem Fall, dass die Änderungsgröße in dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss groß ist, die Änderungsgröße der Zylindereinlassluftmenge ebenso groß ist. Folglich kann, wenn die Differenz ΔPm(k) zwischen dem Einlassrohrdruck Pm(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und dem Einlassrohrdruck Pm(k) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt größer als eine vorbestimmte Druckdifferenz ist, die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses als größer als die vorbestimmte Änderungsgröße bestimmt werden.
Zusätzlich kann eine Bestimmung, wie sie nachstehend beschrieben ist, anstelle oder zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Bestimmung, die eine Bestimmung umfasst, ob die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße ist oder nicht, getroffen werden. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis Pm/Pi des Einlassrohrdrucks Pm zu dem Zwischenkühlerdruck Pi und dem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt ist nämlich wie in 29 gezeigt. In dem Fall, dass die Drosselöffnung θ konstant ist, und das Druckverhältnis Pm/Pi kleiner als ein spezifisches Druckverhältnis Rs ist, ist nämlich der Drosselventilkanalluftdurchfluss unabhängig von dem Druckverhältnis konstant. Demgegenüber wird in dem Fall, dass die Drosselöffnung konstant ist und das Druckverhältnis größer als das spezifische Druckverhältnis Rs ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss kleiner, wenn das Druckverhältnis zunimmt. Zusätzlich wird in dem Fall, das das Druckverhältnis konstant ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss größer, wenn sich die Drosselöffnung vergrößert.
Somit ändert sich, wenn das Druckverhältnis Pm/Pi sich über das spezifische Druckverhältnis Rs hinaus vergrößert hat, der Drosselventilkanalluftdurchfluss mt in großem Umfang, auch wenn die Drosselöffnung θ konstant ist. Zusätzlich ändert sich, wenn sich das Druckverhältnis in einen Bereich vergrößert hat, in dem es dieses spezifische Druckverhältnis überschreitet, der Drosselventilkanalluftdurchfluss in großem Umfang, auch wenn die Drosselöffnung konstant ist. Umgekehrt ändert sich, wenn das Druckverhältnis sich über das spezifische Druckverhältnis hinaus verkleinert hat, der Drosselventilkanalluftdurchfluss in großem Umfang, auch wenn die Drosselöffnung konstant ist, und wenn sich das Druckverhältnis in einen Bereich verkleinert hat, in dem es das spezifische Druckverhältnis überschreitet, ändert sich der Drosselventilkanalluftdurchfluss in großem Umfang, auch wenn die Drosselöffnung konstant ist.
Im Allgemeinen kann angenommen werden, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss sich in großem Umfang ändert, wenn sich der Drosselventilkanalluftdurchfluss in großem Umfang ändert. Folglich kann, wenn von einem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt sich das Druckverhältnis Pm/Pi über das spezifische Druckverhältnis Rs hinaus vergrößert hat, es sich in einen Bereich vergrößert hat, in dem es das spezifische Druckverhältnis überschreitet, es hat sich über das spezifische Druckverhältnis hinaus verkleinert hat, oder es sich in einen Bereich verkleinert hat, in dem es das spezifische Druckverhältnis überschreitet, bestimmt werden, dass während der kurzen Zeitdauer nach einer arithmetischen Verarbeitung, auch wenn die Drosselöffnung θ konstant ist, sich der Drosselventilkanalluftdurchfluss mt in großem Umfang ändert, wobei sich somit der Kompressorausströmungsluftdurchfluss in großem Umfang ändert und sich auch die zylinderinterne Einlassluftmenge in großem Umfang ändert. Wenn bestimmt worden ist, dass sich der Kompressorausströmungsluftdurchfluss in großem Umfang ändert, wird der zylinderinterne Einlassluftdurchfluss korrigiert, indem der Kompressorausströmungsluftdurchfluss in der vorstehend beschriebenen Art und Weise korrigiert wird.
Zusätzlich kann die Bestimmung, ob die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses größer als die vorbestimmte Änderungsgröße ist oder nicht, alternativ oder zusätzlich auf der Änderungsgröße der Kompressordrehgeschwindigkeit beruhen. Wenn nämlich die Änderungsgröße der Kompressordrehgeschwindigkeit groß ist, kann angenommen werden, dass die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses ebenso groß ist. Folglich kann, wenn der Absolutwert eine Differenz ΔNC(k) zwischen der Kompressordrehgeschwindigkeit NC(k – 1) bei dem vorherigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und der Kompressordrehgeschwindigkeit NC(k) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt (nämlich NC(k) – NC(k – 1)) größer als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeitsdifferenz ΔNCs ist, die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses als groß bestimmt werden.
Zusätzlich kann die Bestimmung, ob die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses größer als die vorbestimmte Änderungsgröße ist oder nicht, in der nachstehend beschriebenen Art und Weise anstelle von oder zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Bestimmung getroffen werden. Die Differenz ΔPi zwischen dem Zwischenkühlerdruck bei einem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und dem Zwischenkühlerdruck bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt, wobei das Ergebnis eines Addierens dieser Differenz ΔPi zu dem Zwischenkühlerdruck bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt als ein vorläufiger Zwischenkühlerdruck berechnet wird. Dieser vorläufige Zwischenkühlerdruck ist äquivalent zu dem Zwischenkühlerdruck, der erwartungsgemäß bei dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu erreichen ist. Außerdem wird die Differenz ΔNC zwischen der Kompressordrehgeschwindigkeit bei einem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und der Kompressordrehgeschwindigkeit bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt berechnet, wobei das Ergebnis eines Addierens dieser Differenz ΔNC zu der Kompressordrehgeschwindigkeit bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt als eine vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit berechnet wird. Diese vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit ist äquivalent zu der Kompressordrehgeschwindigkeit, die erwartungsgemäß bei dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu erreichen ist.
Nachstehend ist eine Beschreibung unter Bezugnahme auf 44 bereitgestellt. Wenn der Zwischenkühlerdruck bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt als Pi1 bezeichnet wird und die Kompressordrehgeschwindigkeit bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt als NC1 bezeichnet wird, ist der Kompressorausströmungsluftdurchfluss ein Durchfluss mcm1. Hierbei ist in dem Fall, dass angenommen wird, dass der Zwischenkühlerdruck bei dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt der vorstehend genannte vorläufige Zwischenkühlerdruck Pi2 ist, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss ein Durchfluss, der gleich dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm1 bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist, wenn die Kompressordrehgeschwindigkeit eine Kompressordrehgeschwindigkeit NC2 ist. Somit ändert sich, wenn die vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit die Drehgeschwindigkeit NC2 ist, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss entweder nicht oder er ändert sich zumindest nicht in großem Umfang während der Zeit von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt. Demgegenüber ändert sich, wenn die vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit eine Drehgeschwindigkeit NC3 ist, die größer als die Drehgeschwindigkeit NC2 ist, da der Kompressorausströmungsluftdurchfluss sich zu dem Durchfluss mcm2 vergrößert, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss in großem Umfang während der Zeit von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt. Auch in dem Fall, dass die vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit kleiner als die Kompressordrehgeschwindigkeit NC2 ist, ändert sich der Kompressorausströmungsluftdurchfluss in großem Umfang während der Zeit von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt.
Folglich wird auch in dem Fall, dass der vorläufige Zwischenkühlerdruck und die vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet werden und der Zwischenkühlerdruck den vorläufigen Zwischenkühlerdruck erreicht hat, die Kompressordrehgeschwindigkeit, bei der der Kompressorausströmungsluftdurchfluss gleich dem Durchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt wird, als eine Bezugskompressordrehgeschwindigkeit bestimmt. Wenn die Differenz zwischen dieser Bezugskompressordrehgeschwindigkeit und der vorläufigen Kompressordrehgeschwindigkeit größer als eine vorbestimmte Differenz in Drehgeschwindigkeiten wird, kann bestimmt werden, dass die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses größer werden wird als die vorbestimmte Änderungsgröße.
Des Weiteren wird in dem Fall einer Verwendung dieser Bestimmung, wenn die vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit größer als die Bezugskompressordrehgeschwindigkeit ist, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss so korrigiert, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss zunimmt. Demgegenüber wird, wenn die vorläufige Kompressordrehgeschwindigkeit kleiner als die Bezugskompressordrehgeschwindigkeit ist, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss so korrigiert, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss abnimmt.
Zusätzlich kann die Bestimmung, ob die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße ist oder nicht, in der nachstehend beschriebenen Art und Weise anstelle von oder zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Bestimmung getroffen werden. Der Kompressor 191a wird nämlich als Ergebnis einer Drehung der Abgasturbine 191b durch Abgas gedreht. Somit ändert sich die Kompressordrehgeschwindigkeit nicht, wenn die Energie, die durch die Abgasturbine 191b von dem Abgas empfangen wird, und die Energie, die der Luft durch den Kompressor 191a zugeführt wird, gleich sind. Wenn die Energie, die der Luft durch den Kompressor 191a zugeführt wird, jedoch kleiner als die Energie ist, die durch die Abgasturbine 191b von dem Abgas empfangen wird, nimmt die Kompressordrehgeschwindigkeit zu, während umgekehrt die Kompressordrehgeschwindigkeit abnimmt, wenn die Energie, die der Luft durch den Kompressor 191a zugeführt wird, größer ist als die Energie, die durch die Abgasturbine 191b von dem Abgas empfangen wird.
Folglich kann, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der Energie, die durch die Abgasturbine 191b von dem Abgas empfangen wird, und der Energie, die der Luft durch den Kompressor 191a zugeführt wird, größer als eine vorbestimmte Energiedifferenz ist, die Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses als größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße bestimmt werden.
Des Weiteren wird in dem Fall einer Verwendung dieser Bestimmung, wenn die Energie, die der Luft durch den Kompressor 191a zugeführt wird, kleiner als die Energie ist, die durch die Abgasturbine 191b von dem Abgas empfangen wird, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss so korrigiert, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss zunimmt. Demgegenüber wird, wenn die Energie, die der Luft durch den Kompressor 191a zugeführt wird, größer als die Energie ist, die durch die Abgasturbine 191b von dem Abgas empfangen wird, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss so korrigiert, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss abnimmt.
Zusätzlich kann, obwohl die Differenz zwischen dem Zwischenkühlerdruck, der durch die vorangegangene arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, und dem Zwischenkühlerdruck, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, als die Korrekturgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses in dem vorstehend beschriebenen Beispiel verwendet wird, ein Wert, der in der nachstehend beschriebenen Art und Weise berechnet wird, stattdessen für die Korrekturgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses verwendet werden. Es wird nämlich die Differenz Δmcm(k) zwischen dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k) vor einer Korrektur, wie er durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, und dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1), der durch die vorangegangene arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, (nämlich mcm(k) – mcm(k – 1)) berechnet. Die Differenz Δmcm(k), die hier berechnet wird, kann als Äquivalent zu der Änderungsgröße des Kompressorausströmungsluftdurchflusses von dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung zu dem Beginn der nächsten arithmetischen Modellverarbeitung betrachtet werden. Somit kann angenommen werden, dass, wenn diese Differenz Δmcm(k) zu dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k), der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, addiert wird, der sich ergebende Kompressorausströmungsluftdurchfluss zumindest mit dem tatsächlichen Kompressorausströmungsluftdurchfluss bei dem Beginn der nächsten arithmetischen Modellverarbeitung übereinstimmt.
Folglich wird in diesem Beispiel eine Korrektur ausgeführt, indem die Differenz Δmcm(k), die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechnet wird, zu dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss addiert wird, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird.
Dementsprechend ist, wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss vor einer Korrektur, wie er durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, größer ist als der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der durch die vorangegangene arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, da die vorstehend genannte Differenz Δmcm(k) ein positiver Wert wird, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss nach einer Korrektur größer als der Kompressorausströmungsluftdurchfluss vor einer Korrektur um den Betrag der Differenz Δmcm(k). Der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, größer ist als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall einer Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses vor einer Korrektur berechnet wird.
Demgegenüber ist, wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss vor einer Korrektur, wie er durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, kleiner ist als der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der durch die vorangegangene arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, da die Differenz Δmcm(k) ein negativer Wert wird, der Kompressorausströmungsluftdurchfluss nach einer Korrektur kleiner als der Kompressorausströmungsluftdurchfluss vor einer Korrektur um den Betrag dieser Differenz Δmcm(k). Der Kompressorausströmungsluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, kleiner ist als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall einer Verwendung des Kompressorausströmungsluftdurchflusses vor einer Korrektur berechnet wird.
Auch wenn der Kompressorausströmungsluftdurchfluss auf diese Art und Weise korrigiert wird, stimmt die zylinderinterne Einlassluftmenge, die abschließend durch die arithmetische Modellverarbeitung erhalten wird, mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge zu der Zeit überein, bei der sie zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, oder sie ist zumindest näher an der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, wenn die zylinderinterne Einlassluftmenge nicht korrigiert wird.
In vielen Fällen nimmt jedoch der Drosselventilkanalluftdurchfluss zu, wenn sich die Drosselöffnung vergrößert, während umgekehrt der Drosselventilkanalluftdurchfluss abnimmt, wenn sich die Drosselöffnung verkleinert. Wie es jedoch unter Bezugnahme auf 29 erklärt ist, nimmt in dem Fall, dass das Druckverhältnis Pm/Pi größer als das vorstehend genannte spezifische Druckverhältnis Rs ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss ab, wenn das Druckverhältnis zunimmt, auch wenn die Drosselöffnung θ konstant ist. Somit nimmt, auch wenn sich die Drosselöffnung vergrößert hat, wenn das Druckverhältnis auf einen bestimmten Wert oder mehr zu diesem Zeitpunkt zunimmt, der Drosselventilkanalluftdurchfluss ab, während umgekehrt der Drosselventilkanalluftdurchfluss zunimmt, auch wenn die Drosselöffnung sich verkleinert hat, wenn das Druckverhältnis zu einem bestimmten Wert oder weniger abnimmt.
Folglich kann die Bestimmung, ob die Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge während der kurzen Zeitdauer nach dem Beginn einer arithmetischen Modellverarbeitung größer ist als eine vorbestimmte Änderungsgröße oder nicht, das nachstehend beschriebene Verfahren anstelle von oder zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren verwenden.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Drosselöffnung θ bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt eine Öffnung θ1 gewesen ist. In diesem Fall ändert sich der Drosselventilkanalluftdurchfluss mt, indem er der durchgezogene Linie L1 der 30 entsprechend dem Druckverhältnis Pm/Pi folgt. Somit weist in dem Fall, dass das Druckverhältnis des vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkts einen Wert R1 aufgewiesen hat, der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt einen Wert von mt1 auf. Hierbei wird angenommen, dass die Drosselöffnung bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt eine Öffnung θ2 ist, die größer als die Öffnung θ1 bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist. In diesem Fall ändert sich der Drosselventilkanalluftdurchfluss mt, indem er der durchgezogenen Linie L2 der 30 entsprechend dem Druckverhältnis folgt. Hierbei wird, wenn der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt gleich dem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt1 bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist, das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ein Wert R2, der größer als das vorstehend genannte spezifische Druckverhältnis Rs ist. Anders ausgedrückt, auch wenn sich die Drosselöffnung zu der Öffnung θ2 geändert hat, die größer ist als die Öffnung θ1, wenn das Druckverhältnis größer als der Wert R1 wird und sich zu dem Wert R2 ändert, der größer ist als das spezifische Druckverhältnis Rs, bedeutet dies, dass der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt sich nicht von dem Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt verändert hat. Somit ist, auch wenn die Drosselöffnung größer als die Öffnung θ1 ist und sich zu der Öffnung θ2 geändert hat, wenn das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt sich zu einem Wert geändert hat, der größer als der Wert R2 ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt kleiner als der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt. Demgegenüber ist, wenn die Drosselöffnung größer als die Öffnung θ1 ist und sich zu der Öffnung θ2 geändert hat, und das Druckverhältnis sich zu einem Wert geändert hat, der kleiner als der Wert R2 ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt größer als der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenem arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt.
Zusätzlich ist in dem Fall, dass die Drosselöffnung θ bei dem vorherigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt die Öffnung θ2 gewesen ist und das Druckverhältnis Pm/Pi der Wert R2 gewesen ist, der größer ist als das spezifische Druckverhältnis Rs, der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt der Wert mt1. Hierbei wird angenommen, dass die Drosselöffnung bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt kleiner sein muss als die Öffnung θ2 bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und die Öffnung θ1 wird. Wenn hierbei der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt als gleich zu dem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt1 bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt angenommen wird, bedeutet dies, dass das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt der Wert R1 wird. Anders ausgedrückt bedeutet es, dass, auch wenn sich die Drosselöffnung zu der Öffnung θ1 geändert hat, die kleiner als die Öffnung θ2 ist, wenn das Druckverhältnis sich zu dem Wert R1 geändert hat, der kleiner ist als der Wert R2, der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt sich nicht zu dem Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt geändert hat. Somit ist, auch wenn sich die Drosselöffnung zu der Öffnung θ1 geändert hat, die kleiner ist als die Öffnung θ2, wenn das Druckverhältnis sich zu einem Wert geändert hat, der kleiner als der Wert R1 ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt größer als der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt. Demgegenüber ist, wenn das Druckverhältnis sich zu einem Wert geändert hat, der größer als der Wert R1 ist, wenn sich die Drosselöffnung zu einer Öffnung θ1 geändert hat, die kleiner ist als die Öffnung θ2, der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt kleiner als der Drosselventilkanalluftdurchfluss bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt.
Auf diese Weise ändert sich, wenn das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt sich von dem Druckverhältnis bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt über das vorstehend genannte spezifische Druckverhältnis hinaus vergrößert hat, oder das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt größer als das Druckverhältnis bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt in einem Bereich geworden ist, der größer als das spezifische Zeitverhältnis ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss in großem Umfang unabhängig davon, ob sich die Drosselöffnung bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu der Drosselöffnung bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt geändert hat oder nicht. Umgekehrt ändert sich, wenn sich das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt von dem Druckverhältnis bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt über das spezifische Druckverhältnis hinaus verkleinert hat, oder das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt in einem Bereich, der größer als das spezifische Druckverhältnis ist, kleiner geworden ist als das Druckverhältnis bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt, der Drosselventilkanalluftdurchfluss in großem Umfang unabhängig davon, ob die Drosselöffnung bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt sich von der Drosselöffnung bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt geändert hat oder nicht.
Folglich ändert sich, wenn das Druckverhältnis sich über das vorstehend genannte spezifische Druckverhältnis während der Zeit von dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt vergrößert hat, wenn es sich in einen Bereich, der größer als das spezifische Druckverhältnis ist, vergrößert hat, wenn es sich über das spezifische Druckverhältnis hinaus verkleinert hat, oder wenn es sich in einen Bereich verkleinert hat, der größer ist als das spezifische Druckverhältnis, der Drosselventilkanalluftdurchfluss in großem Umfang während der kurzen Zeit nach dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung unabhängig von dem Vorhandensein oder Fehlen einer Änderung in der Drosselöffnung, und es wird folglich bestimmt, dass sich die zylinderinterne Einlassluftmenge in großem Umfang ändert. In diesem Fall wird eine Differenz ΔPm/Pi(k) zwischen dem Druckverhältnis Pm/Pi(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und dem Druckverhältnis Pm/Pi(k) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt (nämlich Pm/Pi(k – 1) – Pm/Pi(k)) berechnet, wobei diese berechnete Differenz ΔPm/Pi(k) anstelle des Druckverhältnisses Pm/Pi in der vorstehend genannten Modellgleichung (12) verwendet wird, um Berechnungen entsprechend dieser Modellgleichung (12) auszuführen. Der durch diese Berechnung berechnete Wert ist die Änderungsgröße Δmt(k) des Drosselventilkanalluftdurchflusses, wobei er als äquivalent zu der Änderungsgröße des Drosselventilkanalluftdurchflusses während der Zeit von dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung zu dem Beginn der nächsten arithmetischen Modellverarbeitung betrachtet werden kann. Folglich wird eine Korrektur ausgeführt, indem die Änderungsgröße Δmt(k) des Drosselventilkanalluftdurchflusses, die auf diese Art und Weise berechnet wird, zu dem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt(k), der durch die derzeitige arithmetischen Modellverarbeitung berechnet wird, addiert wird.
Dementsprechend ist, wenn das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt größer als das Druckverhältnis Pm/Pi bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist, die Differenz ΔPm/Pi ein negativer Wert, und da die vorstehend genannte Änderungsgröße Δmt ebenso ein negativer Wert wird, wird der Drosselventilkanalluftdurchfluss nach einer Korrektur kleiner als der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur um die Änderungsgröße Δmt. Der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, kleiner wird als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, wenn der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur verwendet wird.
Demgegenüber ist, wenn das Druckverhältnis bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt kleiner als das Druckverhältnis Pm/Pi bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist, die Differenz ΔPm/Pi ein positiver Wert, und da die Änderungsgröße Δmt ebenso ein positiver Wert wird, wird der Drosselventilkanalluftdurchfluss nach einer Korrektur größer als der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur um die Änderungsgröße Δmt. Der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, größer wird als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, wenn der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur verwendet wird.
Wenn der Drosselventilkanalluftdurchfluss auf diese Art und Weise korrigiert wird, stimmt die zylinderinterne Einlassluftmenge, die abschließend durch die arithmetische Modellverarbeitung erhalten wird, mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge zu der Zeit überein, zu der sie verwendet wird, um einen Betrieb der Brennkraftmaschine zu steuern, oder sie ist zumindest näher an der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, dass die zylinderinterne Einlassluftmenge nicht korrigiert wird.
Des Weiteren kann in einem Ausführungsbeispiel, in dem der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, korrigiert wird, wenn bestimmt worden ist, dass die Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge während der kurzen Zeit nach dem Beginn der arithmetischen Modellverarbeitung größer ist als eine vorbestimmte Änderungsgröße, eine Korrektur des Drosselventilkanalluftdurchflusses ebenso in der nachstehend beschriebenen Art und Weise in dem Fall ausgeführt werden, dass der Einlassrohrdruck konstant ist.
In dem Fall, dass der Einlassrohrdruck Pm konstant ist, dient nämlich der Einlassrohrdruck nicht als eine Variable in der Gleichung (12) des Drosselmodells M2. Zusätzlich dienen, da der Zwischenkühlerdruck Pi und die Zwischenkühlertemperatur Ti als im Wesentlichen jeweils gleich zu dem atmosphärischen Druck und der atmosphärischen Temperatur betrachtet werden können und als im Wesentlichen konstant betrachtet werden können, der Zwischenkühlerdruck und die Zwischenkühlertemperatur ebenso nicht als Variable in der Gleichung (12) des Drosselmodells M2. Somit ist in diesem Fall der einzige Teil der Gleichung (12) des Drosselmodells M2, der als eine Variable dient, das Produkt C(θ)·A(θ), das sich entsprechend der Drosselöffnung θ ändert. Die Beziehung zwischen der Drosselöffnung θ und dem Produkt C(θ)·A(θ) ist in 26 gezeigt.
Folglich wird die Abbildung Mca, die die Beziehung zwischen der Drosselöffnung θ und dem Produkt C(θ)·A(θ) definiert, im Voraus bestimmt und in dem ROM 172 in einer Form wie der, die in 26 gezeigt ist, gespeichert. Da die Differenz zwischen der vorausgesagten Drosselöffnung und der Solldrosselöffnung größer als eine vorbestimmte Öffnungsdifferenz ist, wird die Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge während der kurzen Zeit nach dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung als größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße bestimmt, und wenn der Einlassrohrdruck Pm von dem vorherigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt konstant ist, wird eine Differenz ΔC(θ)·A(θ) in Bezug auf das Produkt C(θ)·A(θ) aus der vorstehend genannten Abbildung Mca (siehe 26) auf der Grundlage der Differenz Δ(θ) zwischen der vorausgesagten Drosselöffnung θe und der Solldrosselöffnung θt (nämlich θt – θe) bestimmt. Eine Berechnung wird dann entsprechend der Modellgleichung (12) unter Verwendung der Differenz ΔC(θ)·A(θ), die auf diese Art und Weise bestimmt wird, anstelle des Produkts C(θ)·A(θ) in der Gleichung (12) ausgeführt. Der Wert, der entsprechend dieser Gleichung berechnet wird, ist die Änderungsgröße Δmt(k) des Drosselventilkanalluftdurchflusses, wobei er als äquivalent zu der Änderungsgröße des Drosselventilkanalluftdurchflusses während der Zeit von dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung zu dem Beginn der nächsten arithmetischen Modellverarbeitung betrachtet werden kann. Folglich wird eine Korrektur ausgeführt, indem die Änderungsgröße Δmt(k) des Drosselventilkanalluftdurchflusses, die auf diese Art und Weise berechnet wird, zu dem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt(k), der entsprechend der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung berechnet wird, addiert wird.
Dementsprechend ist, wenn die vorausgesagte Drosselöffnung kleiner als die Solldrosselöffnung ist, da die vorstehend genannte Differenz Δ(θ) ein positiver Wert ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss nach einer Korrektur größer als der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur um die Änderungsgröße Δmt(k). Der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die entsprechend dieser derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung berechnet wird, größer ist als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, wenn der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur verwendet wird. In diesem Fall kann angenommen werden, dass die berechnete zylinderinterne Einlassluftmenge zumindest mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge zu der Zeit übereinstimmt, wenn eine kurze Zeitdauer seit dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung abgelaufen ist.
Demgegenüber ist, wenn eine vorausgesagte Drosselöffnung größer als die Solldrosselöffnung ist, da die Differenz Δθ ein negativer Wert ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss nach einer Korrektur kleiner als der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur um die Änderungsgröße Δmt(k). Der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die entsprechend dieser derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung berechnet wird, kleiner ist als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, wenn der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur verwendet wird. In diesem Fall kann angenommen werden, dass die berechnete zylinderinterne Einlassluftmenge zumindest mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge zu der Zeit übereinstimmt, wenn eine kurze Zeitdauer seit dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung abgelaufen ist.
Natürlich kann die Änderungsgröße des Produkts C(θ)·A(θ) bestimmt werden, indem die Änderungsgröße der Drosselöffnung θ mit der Steigung bei dem entsprechenden Punkt auf der Kurve multipliziert wird, die die Beziehung zwischen der Drosselöffnung θ und dem Produkt C(θ)·A(θ) angibt, wie es aus 26 ersichtlich ist. Folglich kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem eine Abbildung, die die Beziehung zwischen der Drosselöffnung θ und der Steigung definiert, die diesem entspricht, im Voraus bestimmt und in dem ROM 172 gespeichert wird, die Steigung aus der Abbildung auf der Grundlage der Drosselöffnung θ bestimmt wird, die Änderungsgröße des Produkts C(θ)·A(θ) bestimmt wird, indem die Änderungsgröße der Drosselöffnung θ mit der Steigung multipliziert wird, und die Korrekturgröße für den Drosselventilkanalluftdurchfluss auf der Grundlage hiervon berechnet wird.
Zusätzlich kann in einem Ausführungsbeispiel, in dem der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, korrigiert wird, wenn die Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge während der kurzen Zeitdauer nach dem Beginn der arithmetischen Modellverarbeitung als größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße bestimmt wird, eine Korrektur des Drosselventilkanalluftdurchflusses in der nachstehend beschriebenen Art und Weise in dem Fall ausgeführt werden, dass die Drosselöffnung konstant ist.
In dem Fall, dass die Drosselöffnung θ konstant ist, dient nämlich die Drosselöffnung nicht als eine Variable in der Gleichung (12) des Drosselmodells M2. Zusätzlich dienen, da der Zwischenkühlerdruck Pi und die Zwischenkühlertemperatur Ti jeweils als im Wesentlichen gleich zu dem atmosphärischen Druck und der atmosphärischen Temperatur betrachtet werden können und als im Wesentlichen konstant betrachtet werden können, der Zwischenkühlerdruck und die Zwischenkühlertemperatur nicht als Variable in der Gleichung (12) des Drosselmodells M2. Somit ist in diesem Fall der Teil der Gleichung (12) des Drosselmodells M2, der als eine Variable dient, der Wert Φ(Pm/Pi), der sich entsprechend dem Einlassrohrdruck Pm ändert. Die Beziehung zwischen dem Einlassrohrdruck Pm und dem Wert Φ(Pm/Pi) ist in 31 gezeigt. In dem Fall, dass die Drosselöffnung θ konstant ist und das Druckverhältnis Pm/Pi kleiner als das spezifische Druckverhältnis Rs ist, ist nämlich der Wert Φ(Pm/Pi) unabhängig von dem Druckverhältnis konstant. Demgegenüber nimmt in dem Fall, dass die Drosselöffnung konstant ist, und das Druckverhältnis größer als das spezifische Druckverhältnis Rs ist, der Wert Φ(Pm/Pi) ab, wenn sich das Druckverhältnis vergrößert. Zusätzlich nimmt in dem Fall, dass das Druckverhältnis konstant ist, der Wert Φ(Pm/Pi) zu, wenn sich die Drosselöffnung vergrößert.
Folglich wird die Abbildung MΦ, die die Beziehung zwischen dem Einlassrohrdruck Pm, der Drosselöffnung θ und dem Wert Φ(Pm/Pi) definiert, im Voraus bestimmt und in dem ROM 172 in einer Form wie der, die in 32 gezeigt ist, gespeichert. Da die Differenz ΔPm(k) zwischen dem Einlassrohrdruck Pm(k) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und dem Einlassrohrdruck Pm(k) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt (nämlich Pm(k – 1) – Pm(k)) größer ist als eine vorbestimmte Druckdifferenz, wird die Änderungsgröße der zylinderinternen Einlassluftmenge während der kurzen Zeit nach dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung als größer als eine vorbestimmte Änderungsgröße bestimmt, und wenn die Drosselöffnung θ von dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt konstant ist, wird eine Differenz ΔΦ(Pm/Pi) des Wert Φ(Pm/Pi) aus der vorstehend genannten Abbildung MΦ auf der Grundlage der Differenz ΔPm(k) bestimmt. Eine Berechnung wird dann entsprechend der Modellgleichung (12) unter Verwendung der Differenz ΔΦ(Pm/Pi), die auf diese Art und Weise bestimmt wird, anstelle des Werts Φ(Pm/Pi) in der Modellgleichung (12) ausgeführt. Der Wert, der entsprechend dieser Berechnung berechnet wird, ist die Änderungsgröße Δmt(k) des Drosselventilkanalluftdurchflusses, wobei er als äquivalent zu der Änderungsgröße des Drosselventilkanalluftdurchflusses während der Zeit von dem Beginn der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung zum dem Beginn der nächsten arithmetischen Modellverarbeitung betrachtet werden kann. Folglich wird eine Korrektur ausgeführt, indem die Änderungsgröße Δmt(k) des Drosselventilkanalluftdurchflusses, der auf diese Art und Weise berechnet wird, zu dem Drosselventilkanalluftdurchfluss mt(k) addiert wird, der entsprechend der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung berechnet wird.
Dementsprechend ist, wenn der Einlassrohrdruck bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt kleiner ist als der Einlassrohrdruck bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt, da die vorstehend genannte Differenz ΔPm(k) ein positiver Wert ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss nach einer Korrektur größer als der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur um die Änderungsgröße Δmt(k). Der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Modellverarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die entsprechend dieser derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung berechnet wird, größer ist als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, dass der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur verwendet wird.
Demgegenüber ist, wenn der Einlassrohrdruck bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt größer ist als der Einlassrohrdruck bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt, da die Differenz ΔPm(k) ein negativer Wert ist, der Drosselventilkanalluftdurchfluss nach einer Korrektur kleiner als der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur um die Änderungsgröße Δmt(k). Der Drosselventilkanalluftdurchfluss, der auf diese Art und Weise korrigiert wird, wird dann in einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge entsprechend dieser derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung kleiner ist als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, dass der Drosselventilkanalluftdurchfluss vor einer Korrektur verwendet wird.
Wenn der Drosselventilkanalluftdurchfluss auf diese Art und Weise korrigiert wird, stimmt die zylinderinterne Einlassluftmenge, die schließlich durch eine arithmetische Modellverarbeitung erhalten wird, mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge zu der Zeit überein, bei der sie zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, oder sie ist zumindest näher an der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge als die zylinderinterne Einlassluftmenge, die in dem Fall berechnet wird, dass die zylinderinterne Einlassluftmenge nicht korrigiert wird.
Natürlich kann die Änderungsgröße des Werts Φ(Pm/Pi) bestimmt werden, indem die Änderungsgröße des Druckverhältnisses Pm/Pi mit der Steigung bei einem Punkt multipliziert wird, der einem bestimmten spezifische Druckverhältnis Pm/Pi auf der Kurve entspricht, die die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis Pm/Pi entsprechend jeder Drosselöffnung θ und dem Wert Φ(Pm/Pi) angibt, wie es aus 29 ersichtlich ist. Folglich kann ein Verfahren angewendet werden, in dem eine Abbildung, die die Beziehung zwischen der Drosselöffnung θ, dem Druckverhältnis Pm/Pi und der Steigung, die diesem entspricht, definiert, im Voraus bestimmt wird und in dem ROM 172 gespeichert wird, die Steigung aus der Abbildung auf der Grundlage der Drosselöffnung θ und des Druckverhältnisses Pm/Pi bestimmt wird, die Änderungsgröße des Werts Φ(Pm/Pi) bestimmt wird, indem die Druckänderung Pm/Pi mit der Steigung multipliziert wird, und die Korrekturgröße für den Drosselventilkanalluftdurchfluss auf der Grundlage hiervon berechnet wird.
Des Weiteren wird, wie es durch eine Betrachtung der Beziehung zwischen dem Einlassrohrdruck Pm und dem Wert Φ(Pm/Pi), die in 31 gezeigt ist, ersichtlich werden kann, auch wenn die vorstehend genannte Differenz ΔPm(k) größer als die vorbestimmte Druckdifferenz ist, in dem Fall, dass der Einlassrohrdruck bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und der Einlassrohrdruck bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt beide kleiner als der spezifische Druck Ps sind, die vorstehend genannte Differenz ΔΦ(Pm/Pi), die aus der in dem ROM 172 gespeicherten Abbildung bestimmt wird, null. Dementsprechend wird die Änderungsgröße Δmt(k) des Drosselventilkanalluftdurchflusses, die entsprechend der Modellgleichung (12) berechnet wird, null. Als Ergebnis wird der Drosselventilkanalluftdurchfluss in diesem Fall nicht korrigiert, wobei auch die zylinderinterne Einlassluftmenge nicht korrigiert wird.
Als nächstes wird eine Beschreibung von Beispielen von Routinen bereitgestellt, die die zylinderinterne Einlassluftmenge gemäß diesem Ausführungsbeispiel berechnen. Beispiele dieser Routinen sind in den 33 sowie 41 bis 43 gezeigt.
Die in 33 gezeigte Routine ist eine Routine, die eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem elektronisch gesteuerten Drosselventilmodell M1 ausführt, wobei sie bei jedem der vorstehend genannten vorgeschriebenen Zeitintervalle ΔT1 ausgeführt wird. Wenn diese Routine gestartet wird, wird die Solldrosselöffnung θt(i + 1) zuerst in einem Schritt 101 von einer Abbildung Mθ, die in 24 gezeigt ist, auf der Grundlage der Beschleunigungseinrichtungspedalniederdrückgröße Accp bestimmt, die durch den Beschleunigungseinrichtungsniederdrückgrößensensor 165 erfasst wird. Diese wird dann in dem ROM 172 als die Solldrosselöffnung θt(i) nach der vorstehend genannten vorgeschriebenen Verzögerungszeit TD von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt gespeichert. Als nächstes wird in Schritt 102 die vorausgesagte Drosselöffnung θe(i + 1) entsprechend der Gleichung (11) berechnet, wobei diese dann in dem ROM 172 als die vorausgesagte Drosselöffnung θe(i + 1) nach der vorgeschriebenen Verzögerungszeit TD von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt gespeichert wird. Als nächstes wird in Schritt 103 ein Ansteuerungssignal zu der Drosselventilansteuerungsbetätigungseinrichtung 146a ausgegeben, so dass die Drosselöffnung die Solldrosselöffnung wird, die in dem ROM 172 die vorgeschriebene Verzögerungszeit TD zuvor als die Solldrosselöffnung bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt gespeichert ist, woraufhin die Routine endet.
Die in den 41 bis 43 gezeigte Routine ist eine Routine, die eine arithmetische Verarbeitung entsprechend den vorstehend genannten Modellen M2 bis M7 ausführt, wobei sie bei den vorstehend genannten vorgeschriebenen Zeitintervallen ΔT2 ausgeführt wird. Wenn diese Routine gestartet wird, wird zuerst die Solldrosselöffnung θt, die in dem ROM 172 als ein Ergebnis einer Ausführung der Routine gemäß 33 gespeichert worden ist, welche die Solldrosselöffnung θt zu dem Zeitpunkt ist, der in der Zeit später als der derzeitige arithmetische Modellverarbeitungszeitpunkt liegt und am nächsten zu dem Zeitpunkt einer Berechnung der Solldrosselöffnung θt ist, in Schritt 301 als die Solldrosselöffnung θt(k – 1) gelesen, die in der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung zu verwenden ist. Als nächstes wird in Schritt 302 die vorausgesagte Drosselöffnung θe, die in dem ROM 172 als ein Ergebnis einer Ausführung der Routine gemäß 33 gespeichert ist, welche die vorausgesagte Drosselöffnung θe zu dem Zeitpunkt ist, der in der Zeit später als der derzeitige arithmetische Modellverarbeitungszeitpunkt liegt und am nächsten zu dem Zeitpunkt einer Berechnung der vorausgesagten Drosselöffnung θe ist, auf ähnliche Weise als die vorausgesagte Drosselöffnung θe(k – 1) gelesen, die in der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung zu verwenden ist.
Als nächstes schreitet die Routine zu Schritten 303 bis 305 voran, die eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Drosselmodell M2 ausführen. In Schritt 303 wird der Wert C(θ)(k – 1)·A(θ)(k – 1) aus der vorstehend genannten Abbildung Mca (siehe 26) auf der Grundlage der vorausgesagten Drosselöffnung θe(k – 1), die in dem vorangegangenen Schritt 302 gelesen wird, bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 304 der Wert Φ(Pm(k – 1)/Pi(k – 1)) aus der vorstehend genannten Abbildung MΦ (siehe 34) auf der Grundlage des Werts Pm(k – 1)/Pi(k – 1) bestimmt, der durch Dividieren des Einlassdrucks Pm(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt durch den Zwischenkühlerdruck Pi(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt erhalten wird. Als nächstes wird in Schritt 305 der Drosselventilkanalluftdurchfluss mt(k – 1) entsprechend der vorstehend genannten Modellgleichung (12) auf der Grundlage des Werts C(θ)(k – 1)·A(θ)(k – 1), der in Schritt 303 bestimmt wird, des Werts Φ(Pm(k – 1)/Pi(k – 1)), der in Schritt 304 bestimmt wird, des Einlassrohrdrucks Pm(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und der Zwischenkühlertemperatur Ti(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt berechnet.
Als nächstes schreitet die Routine zu Schritten 306 bis 308 voran, die eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassventilmodell M3 ausführen. In Schritt 306 wird nämlich der Wert c(k – 1) aus der vorstehend genannten Abbildung Mc (siehe 27) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE(k – 1) und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT(k – 1) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 307 der Wert d(k – 1) aus der vorstehend genannten Abbildung Md (siehe 28) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE(k – 1) und der Einlassventilöffnungs- und Schließzeitsteuerung VT(k – 1) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 308 der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc(k – 1) entsprechend der Modellgleichung (14) auf der Grundlage des Werts c(k – 1), der in Schritt 306 bestimmt wird, des Werts d(k – 1), der in Schritt 307 bestimmt wird, der Zwischenkühlertemperatur Ti(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt, der Einlassrohrtemperatur Tm(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und des Einlassrohrdrucks Pm(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt berechnet.
Als nächstes wird in Schritt 309 gemäß 42 eine Bestimmung getroffen, ob der Absolutwert einer Differenz Δθ(k – 1) zwischen der Solldrosselöffnung θt(k – 1), die in Schritt 301 gelesen wird, und der vorausgesagten Drosselöffnung θe(k – 1), die in Schritt 302 gelesen wird, größer ist als eine vorbestimmte Öffnungsdifferenz Δθs(|Δθ(k – 1)| > Δθs) oder nicht. Hierbei schreitet, wenn der Absolutwert |Δθ(k – 1)| als größer als Δθs bestimmt worden ist, nämlich wenn bestimmt worden ist, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss sich in großem Umfang während der Zeit von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ändert, die Routine zu Schritten 310 bis 312 voran, die eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Kompressormodell M5 und eine Korrektur des Kompressorausströmungsluftdurchflusses, wie sie durch diese arithmetische Verarbeitung berechnet wird, ausführen. In Schritt 310 wird nämlich der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1) aus der vorstehend genannten Abbildung Mmcm (siehe 36) auf der Grundlage des Druckverhältnisses Pm(k – 1)/Pi(k – 1), das das Verhältnis des Einlassrohrdrucks Pm(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem Zwischenkühlerdruck Pi(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist, und der Kompressordrehgeschwindigkeit NC(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 311 die Steigung dmcm(k – 1) aus der vorstehend genannten Abbildung Mmcm (siehe 40) auf der Grundlage der Kompressordrehgeschwindigkeit NC(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und der Zwischenkühlertemperatur Pi(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 312 eine Differenz ΔPi(k – 1) zwischen dem Zwischenkühlerdruck Pi(k – 1) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und dem Zwischenkühlerdruck Pi(k – 2) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt (nämlich Pi(k – 1) – Pi(k – 2)) berechnet. Als nächstes wird in Schritt 313 eine Korrekturgröße Δmcm(k – 1) für den Kompressorausströmungsluftdurchfluss berechnet, indem die Differenz ΔPi(k – 1), die in Schritt 312 berechnet wird, mit der Steigung dmcm(k – 1), die in Schritt 311 bestimmt wird, multipliziert wird. Als nächstes wird in Schritt 314 eine Korrektur ausgeführt, indem die Korrekturgröße Δmcm(k – 1), die in Schritt 313 berechnet wird, zu dem Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1), der in Schritt 310 berechnet wird, addiert wird, woraufhin die Routine zu Schritt 315 gemäß 43 voranschreitet, der eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 ausführt. Somit wird, wenn bestimmt worden ist, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss sich in großem Umfang während der Zeit von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ändert, der korrigierte Kompressorausströmungsluftdurchfluss in der arithmetischen Modellverarbeitung verwendet, die in Schritt 315 beginnt, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Luftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, eine korrigierte Form aufweist.
Demgegenüber schreitet, wenn der Absolutwert |Δθ(k – 1)| als kleiner oder gleich Δθs in Schritt 309 bestimmt worden ist, wenn nämlich bestimmt worden ist, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss sich nicht in großem Umfang während der Zeit von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ändert, die Routine zu Schritt 322 voran, der eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Kompressormodell M5 ausführt. In Schritt 322 wird nämlich der Kompressorausströmungsluftdurchfluss mcm(k – 1) aus der Abbildung Mmcm (siehe 36) auf der Grundlage des Druckverhältnisses Pm(k – 1)/Pi(k – 1), die das Verhältnis des Einlassrohrdrucks Pm(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem Zwischenkühlerdruck Pi(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist, und der vorherigen Kompressordrehgeschwindigkeit NC(k – 1) bestimmt, woraufhin die Routine zu Schritt 315 gemäß 43 voranschreitet, der eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Zwischenkühlermodell M5 ausführt. Somit wird, wenn es in Schritt 309 bestimmt worden ist, dass der Kompressorausströmungsluftdurchfluss sich nicht in großem Umfang während der Zeit von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ändert, ein unkorrigierter Kompressorausströmungsluftdurchfiuss in der arithmetischen Modellverarbeitung, die in Schritt 315 beginnt, verwendet, wobei als Ergebnis die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, eine unkorrigierte Form aufweist.
In Schritt 315 werden der Zwischenkühlerdruck Pi(k) und die Zwischenkühlertemperatur Ti(k1) entsprechend den Modellgleichungen (15) und (16) auf der Grundlage des Kompressorausströmungsluftdurchflusses mcm(k – 1), der in Schritt 314 oder Schritt 322 berechnet wird, des Drosselventilkanalluftdurchflusses mt(k – 1), der in Schritt 305 berechnet wird, der Einlasstemperatur Ta(k – 1) bei dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt und der kompressorzugeführten Energie Ec, die entsprechend der Gleichung (22) berechnet wird, berechnet.
Als nächstes schreitet die Routine zu Schritt 313 gemäß 43 voran, der eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassrohrmodell M6 ausführt. In Schritt 313 werden nämlich der Einlassrohrdruck Pm(k) und die Einlassrohrtemperatur Tm(k) entsprechend den Modellgleichungen (34) und (35) auf der Grundlage des Drosselventilkanalluftdurchflusses mt(k – 1), der in Schritt 305 berechnet wird, des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k – 1), der in Schritt 308 berechnet wird, und der Zwischenkühlertemperatur Ti(k – 1) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt berechnet.
Als nächstes schreitet die Routine zu Schritt 317 bis 321 voran, die eine arithmetische Verarbeitung entsprechend dem Einlassventilmodell M7 ausführen. In Schritt 317 wird nämlich der Wert c(k – 1) aus der Abbildung Mc (siehe 27) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE(k – 1) und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT(k – 1) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 318 der Wert d(k – 1) aus der Abbildung Md (siehe 28) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE(k – 1) und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT(k – 1) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt bestimmt. Als nächstes wird in Schritt 319 der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mc(k) entsprechend der Modellgleichung (36) auf der Grundlage des Werts c(k – 1), der in Schritt 317 bestimmt wird, des Werts d(k – 1), der in Schritt 318 bestimmt wird, des Einlassrohrdrucks Pm(k), der in Schritt 316 berechnet wird, der Einlassrohrtemperatur Tm(k), die ebenso in Schritt 316 berechnet wird, und der Zwischenkühlertemperatur Ti(k), die in Schritt 315 berechnet wird, berechnet. Als nächstes wird in Schritt 320 die Einlassventilöffnungszeit Tint(k) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE(k – 1) und des Einlassventilöffnungs- und Schließzeitpunkts VT(k – 1) bei dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt berechnet. Als nächstes wird in Schritt 321 die zylinderinterne Einlassluftmenge KLfwd(k) entsprechend der Gleichung (37) auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses mc(k), der in Schritt 319 berechnet wird, und der Einlassventilöffnungszeit Tint, die in Schritt 320 berechnet wird, berechnet, woraufhin die Routine endet.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch eine arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, entsprechend der Änderungsgröße eines bestimmten spezifischen Parameters während der Zeit von dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt (beispielsweise die Änderungsgröße des Drosselventilkanalluftdurchflusses) korrigiert. Es wird nämlich berücksichtigt, dass der Wert eines bestimmten spezifischen Parameters sich von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt um eine Größe ändert, die im Wesentlichen gleich zu der Änderungsgröße dieses Parameters von dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist. Somit wird in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die zylinderinterne Einlassluftmenge nach einer Korrektur ein Wert, der mit der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt übereinstimmt oder zumindest nahe an der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem nächsten arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt ist.
Anstelle einer Verwendung der Änderungsgröße des Werts eines bestimmten spezifischen Parameters während der Zeit von dem vorangegangenen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zu dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt zur Korrektur der zylinderinternen Einlassluftmenge kann jedoch die Änderungsgröße in einem bestimmten spezifischen Parameter während einer Zeitdauer, die kürzer als diese Zeitdauer ist, oder umgekehrt die Änderungsgröße in dem Wert eines bestimmten spezifischen Parameters während einer Zeitdauer, die länger als diese Zeitdauer ist, verwendet werden. In diesem Fall ist die zylinderinterne Einlassluftmenge nach einer Korrektur ein Wert, der entweder mit der zylinderinternen Einlassluftmenge übereinstimmt oder zumindest nahe an der zylinderinternen Einlassluftmenge ist, wenn eine Zeitdauer, die als eine Referenz zur Berechnung der Änderungsgröße des Werts eines Parameters verwendet wird, von dem derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitungszeitpunkt vergangen ist. Als ein Beispiel hierfür kann die Zeitdauer von der derzeitigen arithmetischen Modellverarbeitung bis zu einem Zeitpunkt, wenn die zylinderinterne Einlassluftmenge, die durch die derzeitige arithmetische Modellverarbeitung berechnet wird, tatsächlich zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, für die Zeitdauer verwendet werden, die als eine Referenz zur Berechnung der Korrekturgröße des Werts eines Parameters dient. In diesem Fall ist die berechnete zylinderinterne Einlassluftmenge ein Wert, der mit der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge, wenn sie tatsächlich zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, übereinstimmt oder zumindest nahe an der tatsächlichen zylinderinternen Einlassluftmenge, wenn sie tatsächlich zur Steuerung eines Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet wird, ist.
Obwohl vorstehend eine ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung bereitgestellt ist, sind Modifikationen, die in der Beschreibung nicht spezifisch genannt sind, natürlich in dem Umfang der Erfindung innerhalb eines Bereichs beinhaltet, der die essentiellen Teile hiervon nicht verändert. Zusätzlich umfassen Elemente, die im Hinblick auf eine zugehörige Aktion oder Funktion unter den Elementen dargestellt sind, die die Mittel zur Lösung der Aufgaben der Erfindung bilden, die spezifischen Strukturen, die in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen und Modifikationen offenbart sind, sowie alle Strukturen, die in der Lage sind, die zugehörigen Aktionen und Funktionen zu verwirklichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-22763 A [0004, 0005, 0006, 0008]
JP 2006-70881 A [0004, 0189, 0194, 0242, 0282]
JP 2006-194107 A [0004]
JP 2001-41095 A [0154]
JP 2003-184613 A [0154, 0341, 0345, 0380]
JP 2001-041095 A [0341, 0345, 0380]

Claims

Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung, die ein Brennkraftmaschinensystem steuert, das mit einem Einlasskanal, der mit einem Zylinder verbunden ist, der in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, einem Einlassventil, das in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, um eine Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder in dem Einlasskanal verbunden ist, einem Drosselventil, das in dem Einlasskanal eingebaut ist und in der Lage ist, eine Strömungswegquerschnittsfläche in dem Einlasskanal zu justieren, und einem Auflader versehen ist, der einen Kompressor, der Luft in dem Einlasskanal komprimiert, weiter stromaufwärts als das Drosselventil in dem Einlasskanal aufweist, wobei die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Zylinderinterne-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung zur Berechnung eines zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der ein Durchfluss von Luft ist, die in den Zylinder gelangt, unter Verwendung von Parametern, die einen Status eines Einlasssystems anzeigen, das den Einlasskanal, das Drosselventil und das Einlassventil umfasst, und eines Luftmodells, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen, und eine Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung zur Berechnung eines Kompressorausströmungsdurchflusses, der ein Durchfluss von Luft ist, die aus dem Kompressor herausströmt, auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems und einem Aufladungsdruck, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert wird, und eines Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung zur Berechnung eines Drosselkanalluftdurchflusses, der der Durchfluss von Luft in dem Drosselventil ist, auf der Grundlage der Öffnung des Drosselventils unter Verwendung eines Drosselmodells, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Drosselventil betreffen, und einer Aufladungsdruckberechnungseinrichtung zur Berechnung des Aufladungsdrucks auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, unter Verwendung eines Zwischenkühlermodells, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Zwischenkühler betreffen, der zwischen dem Kompressor und dem Drosselventil eingebaut ist und der Luft, die aus dem Kompressor herausströmt, kühlt, wobei die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, unter Verwendung eines Einlassventilmodells als das Luftmodell, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft um das Einlassventil herum betreffen, berechnet, und die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung den Kompressorausströmungsdurchfluss auf der Grundlage des Werts des Aufladungsdrucks, der durch die Aufladungsdruckberechnungseinrichtung berechnet wird, und eines vorläufigen Aufladungsdrucks berechnet, der in der Form eines vorläufigen Werts des Aufladungsdrucks auf der Grundlage der Beziehung und des Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, erhalten wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit: einer Einlassrohrinnenzustandsberechnungseinrichtung zur Berechnung eines Einlassrohrinnendrucks und einer Einlassrohrinnentemperatur, die der Druck und die Temperatur von Luft in einem Abschnitt des Einlasskanals weiter stromabwärts als das Drosselventil sind, auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, unter Verwendung eines Einlassrohrmodells, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in diesem Abschnitt betreffen, wobei die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage der Werte des Einlassrohrinnendrucks und der Einlassrohrinnentemperatur, die durch die Einlassrohrinnenzustandsberechnungseinrichtung berechnet werden, unter Verwendung des Einlassventilmodells berechnet.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung, die ein Brennkraftmaschinensystem steuert, das mit einem Einlasskanal, der mit einem Zylinder verbunden ist, der in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, einem Einlassventil, das in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, um eine Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder in dem Einlasskanal verbunden ist, und einem Auflader versehen ist, der einen Kompressor, der Luft in dem Einlasskanal komprimiert, weiter stromaufwärts als das Einlassventil aufweist, wobei die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Zylinderinterne-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung zur Berechnung eines zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der ein Durchfluss von Luft ist, die in den Zylinder gelangt, unter Verwendung von Parametern, die einen Status eines Einlasssystems anzeigen, das den Einlasskanal und das Einlassventil umfasst, und eines Luftmodells, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen, und eine Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung zur Berechnung eines Kompressorausströmungsdurchflusses, der ein Durchfluss von Luft ist, die aus dem Kompressor herausströmt, auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems und einem Aufladungsdruck, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert wird, und eines Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss unter Verwendung eines Einlassventilmodells als das Luftmodell berechnet, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft um das Einlassventil herum betreffen.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung den Kompressorausströmungsdurchfluss auf der Grundlage eines Werts einer Drehgeschwindigkeit des Kompressors berechnet, der auf der Grundlage der Beziehung und des Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses berechnet wird, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einer Ansprechempfindlichkeitsreflexionseinrichtung zum Reflektieren einer Ansprechverzögerung des Aufladers in dem Wert des Kompressorausströmungsdurchflusses, der durch die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ansprechempfindlichkeitsreflexionseinrichtung eine Ansprechverzögerung des Aufladers in dem Wert des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses reflektiert, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungseinrichtung berechnet wird, wobei der Wert als die Grundlage für eine Berechnung des Kompressorausströmungsdurchflusses durch die Kompressorausströmungsdurchflussberechnungseinrichtung dient.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung, die ein Brennkraftmaschinensystem steuert, das mit einem Einlasskanal, der mit einem Zylinder verbunden ist, der in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, einem Einlassventil, das in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, um eine Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder in dem Einlasskanal verbunden ist, einem Drosselventil, das in dem Einlasskanal eingebaut ist und in der Lage ist, eine Strömungswegquerschnittsfläche in dem Einlasskanal zu justieren, und einem Auflader versehen ist, der einen Kompressor, der Luft in dem Einlasskanal komprimiert, weiter stromaufwärts als das Drosselventil in dem Einlasskanal aufweist, wobei die Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung zur Erfassung eines zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der ein Durchfluss von Luft ist, die in den Zylinder eindringt, unter Verwendung eines Berechnungsmodells, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Einlasssystem betreffen, das den Einlasskanal, das Drosselventil, den Kompressor und das Einlassventil umfasst, eine Aufladungsdruckerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Aufladungsdrucks, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert wird, unter Verwendung eines anderen Berechnungsmodells, das auf der Grundlage anderer physikalischer Gesetze aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen, eine Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer vorläufigen Einlassluftmenge, die der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss in dem Fall ist, dass angenommen wird, dass der Aufladungsdruck während des stabilen Betriebs mit einem Wert eines Aufladungsdruck übereinstimmt, der durch die Aufladungsdruckerfassungseinrichtung erfasst wird, auf der Grundlage einer Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung, die eine Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und dem Aufladungsdruck während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems ist, und des Aufladungsdruckerfassungswerts, der durch die Aufladungsdruckerfassungseinrichtung erfasst wird, und eine Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung zum Abschätzen einer Drehgeschwindigkeit des Kompressors auf der Grundlage einer Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung, die eine Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und der Drehgeschwindigkeit des Kompressors während des stabilen Betriebs ist, des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung erfasst wird, und der vorläufigen Einlassluftmenge.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung umfasst: eine erste Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit, die ein vorläufiger Wert der Drehgeschwindigkeit ist, auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung erfasst wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung, eine zweite Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit, die ein anderer vorläufiger Wert der Drehgeschwindigkeit ist, auf der Grundlage der vorläufigen Einlassluftmenge und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung, und eine Drehgeschwindigkeitsschätzwerterfassungseinrichtung zur Erfassung eines geschätzten Werts der Drehgeschwindigkeit, indem eine Übergangsänderung der Drehgeschwindigkeit auf der Grundlage der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit und der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit geschätzt wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, ferner mit: einer Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung zur Erfassung eines vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss in dem Fall ist, dass angenommen wird, dass die Drehgeschwindigkeit während des stabilen Betriebs mit dem Drehgeschwindigkeitsschätzwert übereinstimmt, auf der Grundlage des Werts der Drehgeschwindigkeit, der durch die Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzeinrichtung geschätzt wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung, einer Vorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines vorläufigen Aufladungsdrucks, der ein vorläufiger Wert des Aufladungsdrucks ist, auf der Grundlage der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung und des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, und einer Kompressorausströmungsdurchflusserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Kompressorausströmungsdurchflusses, der ein Durchfluss von Luft ist, die aus dem Kompressor herausströmt, auf der Grundlage des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, des vorläufigen Aufladungsdrucks und des Aufladungsdruckserfassungswerts.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kompressorausströmungsdurchflusserfassungseinrichtung den Kompressorausströmungsdurchfluss berechnet, indem der vorläufige zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss mit einem Korrekturwert korrigiert wird, der durch ein Produkt eines Koeffizienten, der auf der Grundlage des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses und einer Differenz zwischen dem vorläufigen Aufladungsdruck und dem Aufladungsdruckerfassungswert bestimmt wird, und der Differenz berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungseinrichtung umfasst: eine Drosselkanalluftdurchflusserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Drosselkanalluftdurchflusses, der ein Durchfluss von Luft in dem Drosselventil ist, auf der Grundlage der Öffnung des Drosselventils unter Verwendung des Drosselmodells, das das Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Drosselventil betreffen, und eine Einlassrohrinnenzustandserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Einlassrohrinnendrucks und einer Einlassrohrinnentemperatur, die der Druck und die Temperatur von Luft in einem Abschnitt des Einlasskanals weiter stromabwärts als das Drosselventil sind, auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses unter Verwendung eines Einlassrohrmodells, das das Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in diesem Abschnitt betreffen, wobei mit der Verwendung des Einlassventilmodells als das Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlassventil betreffen, der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage des Einlassrohrinnendrucks und der Einlassrohrinnentemperatur erfasst wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Aufladungsdruckerfassungseinrichtung den Aufladungsdruck auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch die Drosselkanalluftdurchflusserfassungseinrichtung erfasst wird, unter Verwendung eines Zwischenkühlermodells als das Berechnungsmodell erfasst, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Zwischenkühler betreffen, der zwischen dem Kompressor und dem Drosselventil eingebaut ist und Luft kühlt, die aus dem Kompressor herausströmt.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei, wenn die Menge von Luft, die tatsächlich in dem Zylinder während eines Einlasshubs aufgenommen wird, als ein tatsächlicher Wert einer zylinderinternen Einlassluftmenge bezeichnet wird, der tatsächliche Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge, wenn ein vorbestimmter Zeitbetrag von dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge abgelaufen ist, als ein vorausgesagter Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, eine Differenz zwischen dem vorausgesagten Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge und dem tatsächlichen Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge als ein vorausgesagter Wert einer Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, und, wenn der vorausgesagte Wert der Änderung der zylinderinternen Einlassluftmenge größer als ein vorbestimmter vorausgesagter Änderungswert ist, der berechnete Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge entsprechend dem vorausgesagten Änderungswert der zylinderinternen Einlassluftmenge korrigiert wird, wobei ein Betrieb der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des korrigierten berechneten Werts der zylinderinternen Einlassluftmenge gesteuert wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei, wenn eine Differenz zwischen einer Drosselventilöffnung bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge und einer Drosselventilöffnung, die als ein Sollwert bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge zu verwenden ist, größer als eine vorbestimmte Öffnungsdifferenz ist, der vorausgesagte Änderungswert der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte vorausgesagte Änderungswert bestimmt wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei, wenn ein Druck in dem Einlasskanal stromabwärts zu dem Drosselventil als ein Drosselventilstromabwärtsdruck bezeichnet wird, der Drosselventilstromabwärtsdruck, wenn der vorbestimmte Zeitbetrag von dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge abgelaufen ist, als ein vorausgesagter Wert des Drosselventilstromabwärtsdrucks bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, eine Differenz zwischen dem vorausgesagten Wert des Drosselventilstromabwärtsdrucks und des Drosselventilabwärtsdrucks bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge als eine Änderungsgröße des Drosselventilstromabwärtsdrucks bei dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge berechnet wird, und, wenn die Änderungsgröße in dem Drosselventilstromabwärtsdruck größer als eine vorbestimmte Druckänderung ist, der vorausgesagte Änderungswert der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte vorausgesagte Änderungswert bestimmt wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei, wenn der vorausgesagte Änderungswert der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte vorausgesagte Änderungswert bestimmt worden ist, und bestimmt worden ist, dass der vorausgesagte Änderungswert der zylinderinternen Einlassluftmenge mehr als der vorbestimmte vorausgesagte Änderungswert ansteigt, der berechnete Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge korrigiert wird, um sich zu vergrößern, während demgegenüber, wenn der vorausgesagte Änderungswert der zylinderinternen Einlassluftmenge als größer als der vorbestimmte vorausgesagte Änderungswert bestimmt worden ist, und bestimmt worden ist, dass der vorausgesagte Änderungswert der zylinderinternen Einlassluftmenge sich mehr als den vorbestimmten vorausgesagten Änderungswert verkleinert, der berechnete Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge korrigiert wird, um sich zu verkleinern.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge bei vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt wird, wobei die vorbestimmte Zeit gleich dem vorbestimmten Zeitintervall ist.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die vorbestimmte Zeit gleich einer Zeit von dem Beginn einer Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge bis zu einem Zeitpunkt ist, bei dem ein berechneter Wert der zylinderinternen Einlassluftmenge, der durch eine Berechnung der zylinderinternen Einlassluftmenge erhalten wird, zur Steuerung eines Betriebs einer Brennkraftmaschine verwendet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung mit: einem Brennkraftmaschinensystem, das einen Einlasskanal, der mit einem Zylinder verbunden ist, der in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, ein Einlassventil, das in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, um eine Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder in dem Einlasskanal verbunden ist, ein Drosselventil, das in dem Einlasskanal eingebaut ist und in der Lage ist, eine Strömungswegquerschnittsfläche des Einlasskanals zu justieren, und einen Auflader umfasst, der einen Kompressor aufweist, der Luft in dem Einlasskanal weiter stromaufwärts als das Drosselventil in dem Einlasskanal komprimiert, einem Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungsabschnitt, der einen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss, der ein Durchfluss von Luft ist, die in den Zylinder eindringt, unter Verwendung von Parametern, die einen Status eines Einlasssystems anzeigen, das den Einlasskanal, das Drosselventil und das Einlassventil umfasst, und eines Luftmodells berechnet, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen, und einem Kompressorausströmungsdurchflussberechnungsabschnitt, der einen Kompressorausströmungsdurchfluss, der ein Durchfluss von Luft ist, die aus dem Kompressor herausströmt, auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems und einem Aufladungsdruck, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert wird, und eines Werts eines zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses berechnet, der durch den Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungsabschnitt berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit: einem Drosselkanalluftdurchflussberechnungsabschnitt, der einen Drosselkanalluftdurchfluss, der der Durchfluss von Luft in dem Drosselventil ist, auf der Grundlage der Öffnung des Drosselventils unter Verwendung eines Drosselmodells berechnet, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Drosselventil betreffen, und einem Aufladungsdruckberechnungsabschnitt, der den Aufladungsdruck auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch den Drosselkanalluftdurchflussberechnungsabschnitt berechnet wird, unter Verwendung eines Zwischenkühlermodells berechnet, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Zwischenkühler betreffen, der zwischen dem Kompressor und dem Drosselventil eingebaut ist und der Luft kühlt, die aus dem Kompressor herausströmt, wobei der Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungsabschnitt den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch den Drosselkanalluftdurchflussberechnungsabschnitt berechnet wird, unter Verwendung eines Einlassventilmodells als das Luftmodell berechnet, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft um das Einlassventil herum betreffen, und der Kompressorausströmungsdurchflussberechnungsabschnitt den Kompressorausströmungsdurchfluss auf der Grundlage des Werts des Aufladungsdrucks, der durch den Aufladungsdruckberechnungsabschnitt berechnet wird, und eines vorläufigen Aufladungsdrucks berechnet, der in der Form eines vorläufigen Werts des Aufladungsdrucks auf der Grundlage der Beziehung und des Werts des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch den Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungsabschnitt berechnet wird, erfasst wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 22, ferner mit: einem Einlassrohrinnenzustandsberechnungsabschnitt, der einen Einlassrohrinnendruck und eine Einlassrohrinnentemperatur, die der Druck und die Temperatur von Luft in einem Abschnitt des Einlasskanals weiter stromabwärts als das Drosselventil sind, auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses, der durch den Drosselkanalluftdurchflussberechnungsabschnitt berechnet wird, unter Verwendung eines Einlassrohrmodells berechnet, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in diesem Abschnitt betreffen, wobei der Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungsabschnitt den zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage der Werte des Einlassrohrinnendrucks und der Einlassrohrinnentemperatur, die durch die Einlassrohrinnenzustandsberechnungsvorrichtung berechnet werden, unter Verwendung des Einlassventilmodells berechnet.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung mit: einem Brennkraftmaschinensystem, das einen Einlasskanal, der mit einem Zylinder verbunden ist, der in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, ein Einlassventil, das in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, um eine Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder in dem Einlasskanal verbunden ist, und einen Auflader umfasst, der einen Kompressor aufweist, der Luft in dem Einlasskanal weiter stromaufwärts als das Einlassventil komprimiert, einem Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungsabschnitt, der einen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss, der ein Durchfluss von Luft ist, die in den Zylinder eindringt, unter Verwendung von Parametern, die einen Status eines Einlasssystems anzeigen, das den Einlasskanal und das Einlassventil umfasst, und eines Luftmodells berechnet, das ein Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen, und einem Kompressorausströmungsdurchflussberechnungsabschnitt, der einen Kompressorausströmungsdurchfluss, der ein Durchfluss von Luft ist, die aus dem Kompressor herausströmt, auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems und einem Aufladungsdruck, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert wird, und eines Werts eines zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses berechnet, der durch den Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflussberechnungsabschnitt berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, ferner mit einem Ansprechempfindlichkeitsreflexionsabschnitt, der eine Ansprechverzögerung des Aufladers in dem Wert des Kompressorausströmungsdurchflusses reflektiert, der durch den Kompressorausströmungsdurchflussberechnungsabschnitt berechnet wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung mit: einem Brennkraftmaschinensystem, das einen Einlasskanal, der mit einem Zylinder verbunden ist, der in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, ein Einlassventil, das in der Brennkraftmaschine bereitgestellt ist, um eine Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder in dem Einlasskanal verbunden ist, ein Drosselventil, das in dem Einlasskanal eingebaut ist und in der Lage ist, eine Strömungswegquerschnittsfläche des Einlasskanals zu justieren, und einen Auflader umfasst, der einen Kompressor aufweist, der Luft in dem Einlasskanal weiter stromaufwärts als das Drosselventil in dem Einlasskanal komprimiert, einem Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungsabschnitt, der einen zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss, der ein Durchfluss von Luft ist, die in den Zylinder eindringt, unter Verwendung eines Berechnungsmodells erfasst, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in einem Einlasssystem betreffen, das den Einlasskanal, das Drosselventil, den Kompressor und das Einlassventil umfasst, einem Aufladungsdruckerfassungsabschnitt, der einen Aufladungsdruck, der dem Druck von Luft entspricht, die durch den Kompressor komprimiert wird, unter Verwendung eines anderen Berechnungsmodells erfasst, das auf der Grundlage anderer physikalischer Gesetze aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlasssystem betreffen, einem Vorläufige-Einlassluftmenge-Erfassungsabschnitt, der eine vorläufige Einlassluftmenge, die der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss in dem Fall ist, dass angenommen wird, dass der Aufladungsdruck während des stabilen Betriebs mit einem Wert eines Aufladungsdrucks übereinstimmt, der durch den Aufladungsdruckerfassungsabschnitt erfasst wird, auf der Grundlage einer Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung, die eine Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und dem Aufladungsdruck während eines stabilen Betriebs des Brennkraftmaschinensystems ist, und des Aufladungsdruckserfassungswerts erfasst, der durch den Aufladungsdruckerfassungsabschnitt erfasst wird, und einem Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzabschnitt, der eine Drehgeschwindigkeit des Kompressors auf der Grundlage einer Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung, die eine Beziehung zwischen dem zylinderinternen Einlassluft-Durchfluss und der Drehgeschwindigkeit des Kompressors während des stabilen Betriebs ist, des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch den Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungsabschnitt erfasst wird, und der vorläufigen Einlassluftmenge schätzt.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei der Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzabschnitt umfasst: einen ersten Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt, der eine erste vorläufige Drehgeschwindigkeit, die ein vorläufiger Wert der Drehgeschwindigkeit ist, auf der Grundlage des zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der durch den Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungsabschnitt erfasst wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung erfasst, einen zweiten Vorläufige-Drehgeschwindigkeit-Erfassungsabschnitt, der eine zweite vorläufige Drehgeschwindigkeit, die ein anderer vorläufiger Wert der Drehgeschwindigkeit ist, auf der Grundlage der vorläufigen Einlassluftmenge und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung erfasst, und einen Drehgeschwindigkeitsschätzwerterfassungsabschnitt, der einen geschätzten Wert der Drehgeschwindigkeit erfasst, indem eine Übergangsänderung der Drehgeschwindigkeit auf der Grundlage der ersten vorläufigen Drehgeschwindigkeit und der zweiten vorläufigen Drehgeschwindigkeit geschätzt wird.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, ferner mit: einem Vorläufiger-Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungsabschnitt, der einen vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, der der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss in dem Fall ist, dass angenommen wird, dass die Drehgeschwindigkeit während des stabilen Betriebs mit dem Drehgeschwindigkeitsschätzwert übereinstimmt, auf der Grundlage des Werts der Drehgeschwindigkeit, der durch den Kompressordrehgeschwindigkeitsschätzabschnitt geschätzt wird, und der Einlassmenge-Drehgeschwindigkeit-Stabiler-Zustand-Beziehung erfasst, einem Vorläufiger-Aufladungsdruck-Erfassungsabschnitt, der einen vorläufigen Aufladungsdruck, der ein vorläufiger Wert des Aufladungsdrucks ist, auf der Grundlage der Einlassmenge-Aufladungsdruck-Stabiler-Zustand-Beziehung und des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses erfasst, und einem Kompressorausströmungsdurchflusserfassungsabschnitt, der einen Kompressorausströmungsdurchfluss, der ein Durchfluss von Luft ist, die aus dem Kompressor herausströmt, auf der Grundlage des vorläufigen zylinderinternen Einlassluft-Durchflusses, des vorläufigen Aufladungsdrucks und des Aufladungsdruckserfassungswerts erfasst.
Brennkraftmaschinensystemsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei der Zylinderinterner-Einlassluft-Durchflusserfassungsabschnitt umfasst: einen Drosselkanalluftdurchflusserfassungsabschnitt, der einen Drosselkanalluftdurchfluss, der ein Durchfluss von Luft in dem Drosselventil ist, auf der Grundlage der Öffnung des Drosselventils unter Verwendung des Drosselmodells erfasst, das das Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Drosselventil betreffen, und einen Einlassrohrinnenzustandserfassungsabschnitt, der einen Einlassrohrinnendruck und eine Einlassrohrinnentemperatur, die der Druck und die Temperatur von Luft in einem Abschnitt des Einlasskanals weiter stromabwärts als das Drosselventil sind, auf der Grundlage des Drosselkanalluftdurchflusses unter Verwendung eines Einlassrohrmodells erfasst, das das Berechnungsmodell ist, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in diesem Abschnitt betreffen, wobei mit der Verwendung des Einlassventilmodells als das Berechnungsmodell, das auf der Grundlage von physikalischen Gesetzen aufgebaut ist, die das Verhalten von Luft in dem Einlassventil betreffen, der zylinderinterne Einlassluft-Durchfluss auf der Grundlage des Einlassrohrinnendrucks und der Einlassrohrinnentemperatur erfasst wird.