DE112010005772T5

DE112010005772T5 - Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112010005772T5
Application number: DE112010005772T
Authority: DE
Inventors: Shuntaro Okazaki; Masashi Shibayama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: JPWO2012014328A1; US20130184973A1; DE112010005772B4; DE112010005772T8; WO2012014328A1; CN102472184A; CN102472184B; JP4978749B2

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung, die in der vorliegenden Erfindung offenbart wird, berechnet einen Integralwert über die Zeit SDVoxslow durch Summieren von Werten, die jeweils durch Multiplizieren einer Abweichung DVoxslo zwischen einem Ausgabewert Voxs eines nachgelagerten Luftverhältnissensors, der stromabwärts von einem Katalysator angeordnet ist, und einem vorgegebenen stromabwärts angezielten Wert Voxsref mit einer vorgegebenen Anpassungsverstärkung K (Schritt 1140) ermittelt werden, und speichert ihn als Hilfs-FB-Lernwert KSFBg (Schritt 1165). Die Vorrichtung setzt für einen Fall, dass der Hilfs-FB-Lernwert zunimmt, und für einen Fall, dass der Hilfs-FB-Lernwert abnimmt, unterschiedliche Werte in die Anpassungsverstärkung, und zwar auf solche Weise, dass ein absoluter Wert eines Unterschieds zwischen einer Größe einer Zunahmegeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts und einer Größe einer Abnahmegeschwindigkeit des FB-Lernwerts kleiner wird (Schritt 1125 bis Schritt 1135). Die Regelungsvorrichtung bestimmt, dass der Hilfs-FB-Lernwert konvergiert ist, wenn der Hilfs-FB-Lernwert über einen vorgegebenen Zeitraum zwischen einem oberen Grenzwert und einem untern Grenzwert liegt, wobei der obere Grenzwert ein Wert ist, der durch Addieren eines spezifischen Werts zu einem Bestimmungsbezugswert ermittelt wird, der einer Variationsmitte des Hilfs-FB-Lernwerts entspricht, und der untere Lernwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren eines spezifischen Werts vom Bestimmungsbezugswert ermittelt wird.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Basis eines Ausgabewerts eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis- bzw. Luftverhältnissensors (eines nachgelagerten Luftverhältnissensors) regelt, der stromabwärts von einem Katalysator angeordnet ist, welcher in einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Wie in 1 dargestellt ist, weist eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung (im Folgenden als „herkömmliche Vorrichtung” bezeichnet) für einen Verbrennungsmotor einen Katalysator (einen Dreiwegekatalysator) 43, der in einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors bzw. Motors angeordnet ist, einen stromaufwärts angeordneten bzw. vorgelagerten Luftverhältnissensor 56 und einen stromabwärts angeordneten bzw. nachgelagerten Luftverhältnissensor 57 auf. Der stromaufwärts vorliegende Luftverhältnissensor 56 und der nachgelagerte Luftverhältnissensor 57 sind stromaufwärts bzw. stromabwärts vom Katalysator 43 angeordnet. Ein Ausgabewert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 ändert sich mit Bezug auf das zu erfassende Luftverhältnis (ein stromaufwärts vorliegendes Luftverhältnis abyfs) eines Gases, wie in 2 dargestellt. Ein Ausgabewert Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 ändert sich mit Bezug auf das zu erfassende Luftverhältnis (ein stromabwärts vorliegendes Luftverhältnis afdown) eines Gases, wie in 3 dargestellt.
Die herkömmliche Vorrichtung berechnet „eine Korrekturmenge bzw. einen Korrekturbetrag einer Kraftstoffeinspritzmenge”, um zu bewirken, dass ein Luftverhältnis (ein stromaufwärts vorliegendes Luftverhältnis abyfs), das vom Ausgabewert des vorgelagerten Luftverhältnissensor dargestellt wird, mit einem „Soll-Luftverhältnis, das auf ein stöchiometrisches Luftverhältnis eingestellt ist” übereinstimmt. Dieser Korrekturbetrag wird auch als Haupt-Regelungsbetrag bezeichnet. Ferner führt die herkömmliche Vorrichtung einen integralen Prozess an einem Wert durch, der auf einem „Unterschied zwischen dem Ausgabewert des nachgelagerten Luftverhältnissensors und einem stromabwärts angezielten Wert bzw. einem stromabwärts angezielten Wert beruht, der auf einen Wert eingestellt ist, welcher dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht”. Die herkömmliche Vorrichtung berechnet einen integralen Term „Korrekturbetrag der Kraftstoffeinspritzmenge” auf Basis des integral verarbeiteten Wertes (im Folgenden auch als „Integralwert über die Zeit” bezeichnet) und berechnet dann den „Korrekturbetrag der Kraftstoffeinspritzmenge”, der diesen integralen Term beinhaltet. Dieser Korrekturbetrag wird auch als Hilfs-Rückkopplungsbetrag bezeichnet. Danach korrigiert die herkömmliche Vorrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung dieser Korrekturbeträge (des Haupt-Rückkopplungsbetrags und des Neben-Rückkopplungsbetrags), um das Luftverhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das zum Motor geliefert wird, auf solche Weise zu regeln, dass das Luftverhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches mit dem stöchiometrischen Luftverhältnis übereinstimmt. Man beachte, dass das Luftverhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das zum Motor geliefert wird, auch als Luftverhältnis des Motors bezeichnet wird und dem Luftverhältnis eines Abgases, das in den Katalysator 43 strömt, im Wesentlichen gleich ist.
Ein Erfassungsfehler der Luftansaugmenge eines Luftströmungsmessers, ein individueller Unterschied und eine alterungsbedingte Änderung der Einspritzeigenschaften von Kraftstoffeinspritzventilen und ein Erfassungsfehler des Luftverhältnisses des vorgelagerten Luftverhältnissensors (im Folgenden mit dem Überbegriff „Fehler eines Ansaug- und Abgassystems” bezeichnet) bewirken einen bleibenden Fehler des Luftverhältnisses des Motors in Bezug auf ein Soll-Luftverhältnis. Daher erscheint der Fehler des Ansaug- und Abgassystems in dem oben genannten Integralwert über die Zeit. Das heißt, der oben genannte Integralwert über die Zeit konvergiert in einen Wert, der einem Wert gleich ist, welcher eine Größe des Fehlers des Ansaug- und Abgassystems darstellt. Somit kann die herkömmliche Vorrichtung bewirken, dass das Luftverhältnis des Motors mit dem stöchiometrischen Luftverhältnis im Wesentlichen übereinstimmt, auch wenn es zu einem Fehler des Ansaug- und Abgassystems kommt.
Jedoch dauert es eine gewisse Zeit, bis der Integralwert über die Zeit konvergiert. Ferner wird während eines „Zeitraums, in dem eine Bedingung für eine Hilfs-Rückkopplungsregelung nicht erfüllt ist (z. B. während eines Zeitraums, in dem der nachgelagerte Luftverhältnissensor nicht aktiviert ist)”, der oben genannte integrale Prozess nicht ausgeführt. Angesichts dessen merkt sich die herkömmliche Vorrichtung den oben genannten Integralwert über die Zeit (oder einen Wert, der mit dem oben genannten Integralwert über die Zeit korreliert ist) und speichert ihn als Lernwert (einen Lernwert des Hilfs-Rückkopplungsbetrags oder einen Hilfs-FB-Lernwert) in einem „Backup-RAM oder dergleichen, der Daten auch dann halten kann, wenn der Motor nicht in Betrieb ist”. Ferner regelt die herkömmliche Vorrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung des Lernwerts, während die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplung nicht erfüllt ist, und verwendet einen Wert, der dem Lernwert entspricht, als Anfangswert des Integralwerts über die Zeit, wenn die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplung erfüllt wird.
Nun kann der oben genannte Lernwert (oder der Integralwert über die Zeit) stark von einem Wert abweichen, in den der Lernwert konvergieren soll (d. h. von einem Wert, der die Größe des Fehlers des Ansaug- und Abgassystems darstellt und der im Folgenden als „Konvergenzwert” bezeichnet wird). Wenn beispielsweise der Lernwert, der im Backup-RAM gespeichert ist, durch Austausch der Batterie oder dergleichen gelöscht wird, kann der Lernwert sich stark vom Konvergenzwert unterscheiden. Alternativ dazu kann der Lernwert auch stark vom Konvergenzwert abweichen, wenn eine Fehlzündungsrate des Motors geändert wird, wenn die Kraftstoffeinspritzeigenschaften eines Kraftstoffeinspritzventils eines bestimmten Zylinders stark von denen der Kraftstoffeinspritzventile der anderen Zylinder abweichen usw.
Angesichts dessen und, um zu bewirken, dass der Lernwert (oder der Integralwert über die Zeit) schnell in den Konvergenzwert konvergiert, ändert die herkömmliche Vorrichtung eine „Änderungsgeschwindigkeit(-rate) des Integralwerts über die Zeit” gemäß einem Grad der Konvergenz des Lernwerts. Genauer bestimmt die herkömmliche Vorrichtung, wenn ein Schwankungsbetrag des Lernwerts über einem vorgegebenen Zeitraum über eine vorgegebene Breite hinausgeht, dass der Lernwert nicht konvergiert hat, um einen einmaligen Aktualisierungsbetrag des Integralwerts über die Zeit zu erhöhen, während die herkömmliche Vorrichtung dann, wenn der Schwankungsbetrag des Lernwerts über dem vorgegebenen Zeitraum die vorgegebene Breite nicht überschreitet, bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist, um den einmaligen Aktualisierungsbetrag des Integralwerts über die Zeit zu verkleinern. Somit kann bewirkt werden, dass der Lernwert dem Konvergenzwert schnell näher kommt, wenn der Lernwert nicht konvergiert ist, und es kann vermieden werden, dass der Lernwert aufgrund einer Störung von außen übermäßig schwankt, wenn der Lernwert konvergiert ist (siehe z. B. Patentliteratur 1).
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanische offengelegte Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2009-162139

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Für die Zwecke der Optimierung des Reinigungswirkungsgrads des Dreiwegekatalysators 43 und der Verringerung einer Austragungsmenge einer bestimmten Komponente (beispielsweise NOx), kann der stromabwärts angezielte Wert auf einen „definitiven Wert, der sich von einem Wert Vst, welcher dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht, unterscheidet” gesetzt werden oder kann auf Basis eines „Zustands des Dreiwegekatalysators 43, eines Betriebszustands des Motors (z. B. einer Luftansaugmenge) und dergleichen” geändert werden.
Infolgedessen ist, wie in 4 dargestellt, in einem Fall, in dem der stromabwärts angezielte Wert Voxsref auf einen Wert gesetzt ist, der höher ist als der Wert Vst, welcher dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht, eine „Größe dV1 der Änderungsgeschwindigkeit (Abnahmegeschwindigkeit) des Integralwerts über die Zeit SDVox (Lernwert), wenn der Ausgabewert Voxs größer ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref (d. h. in einem Zeitraum, in dem bestimmt wird, dass der Kraftstoffgehalt hoch ist bzw. in einem Fett-Bestimmungszeitraum)” kleiner als eine „Größe dV2 der Änderungsgeschwindigkeit (Zunahmegeschwindigkeit) des Integralwerts über die Zeit SDVox (Lernwert), wenn der Ausgabewert Voxs kleiner ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref (in einem Zeitraum, in dem bestimmt wird, dass der Kraftstoffgehalt niedrig ist bzw. in einem Mager-Bestimmungszeitraum)”. Man nimmt an, dass dies aus den Folgenden Gründen passiert.

(1) Der Integralwert über die Zeit SDVoxs wird durch Summieren eines Werts (K DVoxs), der proportional ist zu einem „Unterschied (Ausgabeabweichungsbetrag DVoxs) zwischen dem Ausgabewert Voxs und dem stromabwärts angezielten Wert Voxsref”, jedes Mal, wenn ein bestimmter Zeitraum abläuft, ermittelt.
(2) Da eine Größe DR des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs in einem Fett-Bestimmungszeitraum kleiner ist als eine Größe DL des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs in einem Mager-Bestimmungszeitraum, ist die Größe eines einmaligen Aktualisierungsbetrags des Integralwerts über die Zeit SDVoxs in einem Fett-Bestimmungszeitraum kleiner als die Größe eines einmaligen Aktualisierungsbetrags des Integralwerts über die Zeit in einem Mager-Bestimmungszeitraum.

Man beachte, dass die Größe DR kleiner ist als die Größe DL, und dass daher eine Dauer TR einer Fett-Bestimmungszeit im Allgemeinen länger ist als die Dauer TL einer Mager-Bestimmungszeit.
Einerseits ist ein Zeitraum, der nötig ist, um zu bestimmen, ob der Lernwert (oder der Integralwert über die Zeit) konvergiert ist oder nicht, kürzer, wenn „ein Abweichungsmittel (auch als „Abweichungsbezugswert Vkijun” bezeichnet) des Lernwerts auf Basis der früheren Lernwerte (der letzten Lernwerte unmittelbar vor dem aktuellen Lernwert) ermittelt wird und bestimmt wird, ob ein Unterschied zwischen dem Bestimmungs-Bezugswert Vkijun und dem Lernwert in einem vorgegebenen Zeitraum gleich oder länger ist als ein vorgegebener Schwellenwert ΔV (spezifische Werte ΔV) oder nicht als wenn „bestimmt wird, ob ein Schwankungsbetrag des Lernwerts über einem vorgegebenen Zeitraum über eine vorgegebene Breite hinausgegangen ist oder nicht” wie in der herkömmlichen Vorrichtung. Der Grund dafür wird nun mit Bezug auf 5 erläutert.
Wenn der Lernwert (oder der Integralwert über die Zeit) sich sinusförmig ändert, wie in (A) von 5 dargestellt, muss, um durch Bestimmen, „ob der Schwankungsbetrag des Lernwerts über einem vorgegebenen Zeitraum über eine vorgegebene Breite hinausgegangen ist oder nicht”, zu bestimmen, ob der Lernwert konvergiert ist, der vorgegebene Zeitraum zumindest „eine Periode (ein Zyklus) T” oder länger sein. Der Grund dafür ist, dass eine Periode T nötig ist, um einen maximalen Wert (einen lokalen maximalen Wert) und einen minimalen Wert (einen lokalen minimalen Wert) des Lernwerts zu ermitteln.
Wenn durch Bestimmen, „ob der Unterschied zwischen dem oben genannten Bestimmungs-Bezugswert Vkijun und dem letzten Lernwert gleich oder größer ist als der Schwellenwert ΔV” oder nicht, bestimmt wird, ob der Lernwert konvergiert ist oder nicht, ist dagegen eine Zeitdauer für diese Bestimmung etwa eine halbe Periode T/2. Der Grund dafür ist, dass entweder der maximale Wert (der lokale maximale Wert) oder ein minimaler Wert (ein lokaler minimaler Wert) des Lernwerts erscheint, bis die halbe Periode T/2 abgelaufen ist.
Für eine Bestimmung, ob der Lernwert konvergiert ist oder nicht, ist daher die Bestimmung „ob der Unterschied zwischen dem Bestimmungs-Bezugswert Vkijun und dem letzten Lernwert über dem vorgegebenen Zeitraum gleich oder größer ist als der Schwellenwert ΔV oder nicht” angesichts der Verkürzung des Bestimmungszeitraums von Vorteil.
Wenn jedoch wie oben beschrieben beispielsweise der stromabwärts angezielte Wert Voxsref auf den Wert eingestellt wird, der höher ist als der Wert Vst, welcher dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht, dann ist die „Größe dV2 der Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts im Mager-Bestimmungszeitraum” größer als die „Größe dV1 der Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts im Mager-Bestimmungszeitraum”. Auch wenn der Lernwert konvergiert ist, besteht daher die Gefahr, dass bei Auftreten einer Störung von außen der Unterschied zwischen dem Bestimmungsbezugswert Vkijun und dem letzten Lernwert gleich oder größer ist als der vorgegebene Schwellenwert ΔV (siehe: Zeitpunkt t1 von 5(B)). Wird der Schwellenwert ΔV, um dem zu begegnen, auf einen relativ großen Wert gesetzt wird, wird irrtümlich bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist, auch wenn der Lernwert viel kleiner geworden ist, wenn der Lernwert tatsächlich nicht konvergiert ist (oder der Lernwert vom Konvergenzwert abgewichen ist).
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine „Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor” zu schaffen, die schnell und exakt bestimmen kann, ob der Lernwert konvergiert ist oder nicht, um die Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts auf einen geeigneten Wert einzustellen und somit in der Lage zu sein, den Lernwert schnell konvergieren zu lassen und den Lernwert in der Nähe des Konvergenzwerts stabil zu halten.
Ein Aspekt der Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motor; einen nachgelagerten Luftverhältnissensor, der stromabwärts von einem Katalysator angeordnet ist, welcher in einer Abgasleitung des Motors angeordnet ist, und der einen Ausgabewert ausgibt, der einem Luftverhältnis eines Gases entspricht, das aus dem Katalysator strömt; einen Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt; einen Lernabschnitt; und einen Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsabschnitt.
Der Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt berechnet einen Integralwert über die Zeit durch Summieren/Integrieren von Werten, die jeweils durch Multiplizieren einer Abweichung/eines Fehlers zwischen einem Ausgabewert eines nachgelagerten Luftverhältnissensors und einem vorgegebenen stromabwärts angezielten Wert mit einer vorgegebenen Anpassungsverstärkung ermittelt werden, in einem Zeitraum, in dem eine vorgegebene Bedingung für eine stromabwärts durchgeführte Regelung erfüllt ist. Ferner berechnet der Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt auf Basis des „berechneten Integralwerts über die Zeit” einen „integralen Term”, der in einem „Korrekturbetrag für eine Rückkopplungskorrektur einer Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, enthalten ist, um zu bewirken, dass der Ausgabewert des nachgelagerten Luftverhältnissensors mit dem stromabwärts angezielten Luftverhältnis übereinstimmt”, und berechnet den Korrekturbetrag auf Basis des integralen Terms.
Der Lernabschnitt erhält einen Wert, der mit dem errechneten integralen Term korreliert ist (für diesen relevant ist) als Lernwert. Das heißt, der Lernabschnitt kann den Integralwert über die Zeit als Lernwert ermittelt oder den integralen Term als Lernwert ermittelt.
Der Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsabschnitt berechnet eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge auf Basis von zumindest dem Korrekturbetrag, wenn die Bedingung für die stromabwärts durchgeführte Regelung erfüllt ist, berechnet die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge auf Basis von zumindest dem Lernwert, wenn die Bedingung für die stromabwärts durchgeführte Regelung nicht erfüllt ist, und spritzt Kraftstoff in der errechneten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge aus dem Kraftstoffeinspritzventil ein.
Ferner ist der Lernabschnitt so konfiguriert, dass er bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist, wenn der Lernwert über einem vorgegebenen Zeitraum zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert ist (liegt), wobei der obere Grenzwert ein Wert ist, der durch Addieren eines positiven spezifischen Werts (eines Schwellenwerts ΔV) zu einem „Bestimmungsbezugswert, der ein Variationsmittel von früheren Werten des Lernwerts ist und der auf Basis der früheren Werte des Lernwerts berechnet wird” ermittelt wird, und wobei der untere Grenzwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren des spezifischen Werts vom Bestimmungsbezugswert ermittelt wird.
Man kann es so ausdrücken, dass der Lernabschnitt so konfiguriert ist, dass er bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist, wenn die Größe des Unterschieds zwischen dem Bestimmungsbezugswert und dem letzten (aktuellen) Wert des Lernwerts über einem vorgegebenen Bestimmungszeitraum kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert (der spezifische Wert). Anders ausdrückt bestimmt der Lernabschnitt, dass der Lernwert nicht konvergiert ist, wenn die Größe des Unterschieds zwischen dem Bestimmungsbezugswert und dem letzten Wert des Lernwerts größer wird als der Schwellenwert.
Der Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt ist so konfiguriert, dass er für die „Anpassungsverstärkung in einem Fall, in dem der Lernwert größer wird (der Integralwert über die Zeit größer wird)” und die „Anpassungsverstärkung in einem Fall, in dem der Lernwert kleiner wird (der Integralwert über die Zeit kleiner wird)”, verschiedene Werte setzt, und zwar so, dass ein absoluter Wert eines Unterschieds zwischen einer Größe einer Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts und einer Größe einer Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts kleiner wird.
Gemäß dieser Konfiguration kann bewirkt werden, dass die „Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts im Mager-Bestimmungszeitraum” und die „Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts im Fett-Bestimmungszeitraum” einander näher kommen. Wenn der Lernwert konvergiert ist, liegt der Lernwert daher „zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert”. Infolgedessen kann mit großer Genauigkeit bestimmt werden, dass der Lernwert konvergiert ist.
Außerdem kann gemäß der oben geschilderten Konfiguration die Bestimmung, ob der Lernwert konvergiert ist oder nicht, in einem im Vergleich zu der Bestimmung, ob die Größe der Änderung des Lernwerts in einem vorgegebenen Zeitraum einen Schwellenwert überschreitet oder nicht, kürzeren Zeitraum durchgeführt werden, da die oben genannte Konfiguration bestimmt, ob die Größe der Abweichung des Lernwerts vom Bestimmungsbezugswert im vorgegebenen Zeitraum den spezifischen Wert übersteigt oder nicht.
Ferner ist es nicht nötig, den spezifischen Wert auf einen übermäßig großen Wert einzustellen, und somit kann vermieden werden, dass irrtümlich bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist, wenn der Lernwert nicht konvergiert ist.
In diesem Fall ist der Lernabschnitt vorzugsweise so konfiguriert, dass er die Anpassungsverstärkung in dem Fall, dass nicht bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist, auf einen Wert einstellt, der größer ist als die Anpassungsverstärkung in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Anpassungsverstärkung auf einen großen Wert eingestellt, wenn der Lernwert nicht konvergiert ist, und daher kann bewirkt werden, dass der Lernwert sich dem Konvergenzwert schnell nähert. Man beachte, dass es auch bevorzugt ist, die Anpassungsverstärkung für den Fall, dass der Lernwert größer wird, und die Anpassungsverstärkung für den Fall, dass der Lernwert kleiner wird, auf Werte einzustellen, die sich voneinander unterscheiden, wenn der Lernwert nicht konvergiert ist.
Eine Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das oben genannte Kraftstoffeinspritzventil, den oben genannten nachgelagerten Luftverhältnissensor, einen Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt, der dem oben genannten Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt ähnlich ist, einen Lernabschnitt, der dem oben genannten Lernabschnitt ähnlich ist, und den oben genannten Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsabschnitt auf.
Man beachte, dass der Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt in der Vorrichtung dieser Ausführungsform die Anpassungsverstärkung bei der Berechnung des Integralwerts über die Zeit für die Anpassungsverstärkung für den Fall, dass der Lernwert größer wird, und für die Anpassungsverstärkung für den Fall, dass der Lernwert kleiner wird, unverändert lässt.
Ferner ist der Lernabschnitt dieser Ausführungsform so konfiguriert, dass er bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist, wenn der Lernwert über einem vorgegebenen Zeitraum zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert liegt, wobei der obere maximale Wert ein Wert ist, der durch Addieren eines ersten spezifischen Werts zu einem „Bestimmungsbezugswert, der auf Basis der früheren Werte des Lernwerts berechnet wird, und der untere Grenzwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren eines positiven zweiten spezifischen Werts vom Bestimmungsbezugswert ermittelt wird.
Außerdem setzt der Lernabschnitt den ersten spezifischen Wert auf einen Wert, der größer ist als der zweite spezifische Wert, wenn die Größe der Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts größer ist als die Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts, und setzt den zweiten spezifischen Wert auf einen Wert, der größer ist als der erste spezifische Wert, wenn die Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts größer ist als die Größe der Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts.
Betrachtet man den oberen Grenzwert und den unteren Grenzwert, so weicht gemäß dieser Konfiguration ein „Schwellenwert auf der Seite, wo die Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts größer ist” im Vergleich zu einem „Schwellenwert auf der Seite, wo die Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts kleiner ist” stark vom Bestimmungsbezugswert Vkijun ab. Wenn der Lernwert konvergiert ist, liegt der Lernwert daher „zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert”, auch wenn die Größe der Zunahmegeschwindigkeit und die Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts sich voneinander unterscheiden. Infolgedessen kann mit großer Genauigkeit bestimmt werden, dass der Lernwert konvergiert ist.
Da die oben beschriebene Konfiguration bestimmt, ob die Größe der Abweichung des Lernwerts vom Bestimmungsbezugswert im vorgegebenen Zeitraum „den ersten spezifischen Wert oder den zweiten spezifischen Wert” übersteigt oder nicht, kann außerdem die Bestimmung, ob der Lernwert konvergiert ist oder nicht, im Vergleich zu der Bestimmung, ob die Größe der Variation des Lernwerts im vorgegebenen Zeitraum den Schwellenwert übersteigt oder nicht, in einem kürzeren Zeitraum ausgeführt werden.
Ferner ist es nicht notwendig, den ersten spezifischen Wert und den zweiten spezifischen Wert auf übermäßig große Werte zu setzen, und somit kann vermieden werden, dass irrtümlich bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist, wenn der Lernwert nicht konvergiert ist. Ferner wird die Anpassungsverstärkung für den zunehmenden Lernwert und für den abnehmenden Lernwert jeweils auf ein und demselben Wert gehalten. Somit kann verhindert werden, dass der Lernwert aufgrund der übermäßig großen Anpassungsverstärkung überschießt, oder es kann verhindert werden, dass die Konvergenz des Lernwerts aufgrund der übermäßig kleine Anpassungsverstärkung verzögert wird oder dergleichen. Infolgedessen können gute Emissionsbedingungen aufrechtermittelt werden.
Auch in diesem Fall ist der Lernabschnitt vorzugsweise so konfiguriert, dass er die Anpassungsverstärkung in dem Fall, dass nicht bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist, auf einen Wert setzt, der größer ist als die Anpassungsverstärkung in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Anpassungsverstärkung auf einen großen Wert gesetzt, wenn der Lernwert nicht konvergiert ist, und daher kann bewirkt werden, dass der Lernwert sich dem Konvergenzwert rasch nähert. Man beachte, dass in diesem Aspekt die Anpassungsverstärkung für den Fall, dass der Lernwert zunimmt, und die Anpassungsverstärkung für den Fall, dass der Lernwert abnimmt, auf ein und denselben Wert gesetzt werden, wenn der Lernwert nicht konvergiert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors, auf den eine Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung (eine erste Regelungseinheit) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannung des vorgelagerten Luftverhältnissensors, der in 1 dargestellt ist, und einem Luftverhältnis darstellt.
3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannung des nachgelagerten Sauerstoffkonzentrationssensors, der in 1 dargestellt ist, und einem Luftverhältnis darstellt.
4 ist ein Zeitablaufschema, das einen Änderungszustand des Ausgabewerts des nachgelagerten Luftverhältnissensors und eines Hilfs-FB-Lernwerts zeigt.
5 ((A) und (B) von 5) ist ein Zeitablaufschema, das einen Änderungszustand des Hilfs-FB-Lernwerts zeigt.
6 ist ein Funktionsblockschema, das Funktionen darstellt, wenn die elektrische Regelungseinheit, die in 1 dargestellt ist, eine Kraftstoffeinspritzmengenregelung (Luftverhältnisregelung) durchführt.
7 ist ein Funktionsblockschema des in 6 dargestellten Basiskorrekturwert-Berechnungsabschnitts.
8 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von einer CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
9 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
10 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
11 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
12 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
13 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
14 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
15 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
16 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der ersten Regelungseinheit ausgeführt wird.
17 ist ein Zeitablaufschema zur Erläuterung eines Betriebs einer Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung (einer zweiten Regelungseinheit) gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der zweiten Regelungseinheit ausgeführt wird.
19 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der zweiten Regelungseinheit ausgeführt wird.
20 ist ein Ablaufschema, das eine Routine darstellt, die von der CPU der zweiten Regelungseinheit ausgeführt wird.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung (im Folgenden einfach als „Regelungseinheit” bezeichnet) für einen Verbrennungsmotor gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese Regelungseinheit ist auch eine Luftverhältnis-Regelungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor.
<Erste Ausführungsform>
(Aufbau)
1 zeigt eine schematische Konfiguration eines Systems, wo eine Regelungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform (im Folgenden als „erste Regelungseinheit” bezeichnet) auf einen fremdgezündeten Vierzylinder/Mehrzylinder-(Vierzylinder-Reihen-)Verbrennungsmotor 10 angewendet wird.
Der Verbrennungsmotor 10 weist einen Motorhauptkörperabschnitt 20, ein Ansaugsystem 30 und ein Abgassystem 40 auf.
Der Motorhauptkörperabschnitt 20 weist einen Zylinderblockabschnitt und einen Zylinderkopfabschnitt auf. Der Hauptkörperabschnitt 20 weist eine Mehrzahl von Zylindern (Brennkammern) 21 auf. Jeder der Zylinder kommuniziert mit nicht dargestellten „Ansaugöffnungen und Abgasöffnungen”. Die verbindenden bzw. kommunizierenden Abschnitte zwischen den Ansaugöffnungen und den Brennkammern werden durch nicht dargestellte Ansaugventile geöffnet und geschlossen. Die verbindenden bzw. kommunizierenden Abschnitte zwischen den Abgasöffnungen und den Brennkammern werden von nicht dargestellten Abgasventilen geöffnet und geschlossen. Jede der Brennkammern 21 ist mit einer nicht dargestellten Zündkerze versehen.
Das Ansaugsystem 30 weist einen Ansaugkrümmer 31, ein Ansaugrohr 32, eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzventilen 33 und eine Drosselklappe 34 auf.
Der Ansaugkrümmer 31 weist eine Mehrzahl von Zweigabschnitten 31a und einen Ausgleichstank 31b auf. Ein Ende jedes von der Mehrzahl von Zweigabschnitten 31a ist jeweils mit einer von der Mehrzahl von Ansaugöffnungen verbunden. Das andere Ende von jedem von der Mehrzahl von Zweigabschnitten 3la ist mit dem Ausgleichstank 31b verbunden.
Ein Ende des Ansaugrohrs 32 ist mit dem Ausgleichstank 31b verbunden. Ein nicht dargestellter Luftfilter ist am anderen Ende des Ansaugrohrs 32 vorgesehen.
Jedes von den Kraftstoffeinspritzventilen 33 ist jeweils für einen der Zylinder (eine der Brennkammern) 21 vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 33 ist in der Ansaugöffnung angeordnet. Das heißt, jeder von der Mehrzahl von Zylindern weist das Kraftstoffeinspritzventil 33 zum Liefern des Kraftstoffs unabhängig von den anderen Zylindern auf. Das Kraftstoffeinspritzventil 33 ist so konfiguriert, dass es als Reaktion auf ein Einspritzbefehlssignal einen „Kraftstoff in einer befohlenen Einspritzmenge, die in dem Einspritzbefehlssignal enthalten ist” in eine entsprechende Ansaugöffnung (und somit in einen Zylinder 21, der dem Kraftstoffeinspritzventil 33 entspricht), einspritzt.
Die Drosselklappe 34 ist innerhalb des Ansaugrohrs 32 auf solche Weise vorgesehen, dass sie rotieren kann. Die Drosselklappe 34 ist dafür ausgelegt, den Öffnungsquerschnitt der Ansaugleitung zu ändern. Die Drosselklappe 34 wird von einem nicht dargestellten Drosselklappenstellglied innerhalb des Ansaugrohrs 32 zum Rotieren gebracht.
Das Abgassystem 40 weist einen Abgaskrümmer, ein Abgasrohr 42, einen stromaufwärtsseitigen katalytischen Wandler (Katalysator) 43, der im Abgasrohr 42 angeordnet ist, und einen „nicht dargestellten stromabwärtsseitigen katalytischen Wandler”, der im Abgasrohr an einer Position stromabwärts vom stromaufwärtsseitigen Katalysator 43 angeordnet ist, auf.
Der Abgaskrümmer 41 weist eine Mehrzahl von Zweigabschnitten 41a und einen Sammel-(Zusammenführungs-)Abschnitt 41b auf. Ein Ende von jedem von einer Mehrzahl von Zweigabschnitten 41a ist jeweils mit einer von der Mehrzahl von Abgasöffnungen verbunden. Das andere Ende von jedem von einer Mehrzahl von Zweigabschnitten 41a ist mit dem Sammelabschnitt 41b verbunden. Dieser Sammelabschnitt 41b ist ein Abschnitt, in dem die Abgase, die aus einer Mehrzahl (zwei oder mehr, und im vorliegenden Beispiele vier) von den Zylindern abgegeben werden, gesammelt (zusammengeführt) werden, und wird daher als Abgas-Sammelabschnitt HK bezeichnet.
Das Abgasrohr 42 ist mit dem Sammelabschnitt 41b verbunden. Die Abgasöffnungen, der Abgaskrümmer 41 und das Abgasrohr 42 bilden eine Abgasleitung.
Sowohl der vorgelagerte Katalysator 43 als auch der nachgelagerte Katalysator sind sogenannte Dreiwegekatalysatoreinheiten (Abgasreinigungskatalysatoren), die eine aktive Komponente tragen, die aus einem sogenannten Edelmetall (einer katalytischen Substanz) wie Platin, Rhodium und Palladium gebildet ist. Jeder von den Katalysatoren dient dazu, unverbrannte Brennstoffe (Substanzen) wie HC, CO und H₂, zu oxidieren und Stickoxide zu reduzieren, wenn das Luftverhältnis eines Gases, das in die jeweiligen Katalysatoren strömt, ein „Luftverhältnis innerhalb eines Fensters des Dreiwegekatalysators (z. B. ein stöchiometrisches Luftverhältnis) ist”. Diese Funktion wird auch als katalytische Funktion bezeichnet. Ferner weist jeder der Katalysatoren eine Sauerstoffspeicherfunktion zum Einschließen (Speichern) von Sauerstoff auf. Dank der Sauerstoffspeicherfunktion kann jeder von den Katalysatoren die unverbrannten Brennstoffe und die Stickoxide auch dann reinigen bzw. eliminieren, wenn das Luftverhältnis vom stöchiometrischen Luftverhältnis abweicht. Das heißt, die Sauerstoffspeicherfunktion erweitert die Breite des Fensters. Die Sauerstoffspeicherfunktion wird von Sauerstoff einschließenden (speichernden) Substanzen wie Ceroxid (CeO₂), die vom Katalysator getragen werden, verwirklicht.
Das System weist einen Heißdraht-Luftströmungsmesser 51, einen Drosselpositionssensor 52, einen Wassertemperatursensor 53, einen Kurbelpositionssensor 54, einen Einlassnockenpositionssensor 55, einen vorgelagerten Luftverhältnissensor 56, einen nachgelagerten Luftverhältnissensor 57 und einen Beschleunigungselementöffnungssensor 58 auf.
Der Luftströmungsmesser 51 gibt ein Signal aus, das einer Volumenströmungsrate (Ansaugluftströmungsrate) Ga einer angesaugten Luft, die durch das Ansaugrohr 32 strömt, entspricht. Das heißt, die Ansaugluftströmungsrate Ga stellt die Ansaugluftmenge dar, die pro Zeiteinheit in den Motor 10 gesaugt wird.
Der Drosselpositionssensor 52 erfasst eine Öffnung der Drosselklappe 34 (eine Drosselklappenöffnung) und gibt ein Signal aus, das die erfasste Drosselklappenöffnung TA darstellt.
Der Wassertemperatursensor 53 erfasst eine Temperatur eines Kühlwassers des Verbrennungsmotors 10 und gibt ein Signal aus, das die erfasste Kühlwassertemperatur THW darstellt. Die Kühlwassertemperatur THW ist ein Parameter, der einen Erwärmungszustand des Motors 10 (eine Temperatur des Motors 10) darstellt.
Der Kurbelpositionssensor 54 gibt ein Signal aus, das einen schmalen Impuls, der jedes Mal erzeugt wird, wenn die Kurbelwelle um 10° rotiert, und einen breiten Impuls beinhaltet, der jedes Mal erzeugt wird, wenn die Kurbelwelle um 360° rotiert. Dieses Signal wird von einer später beschriebenen elektrischen Regelungseinheit 70 in eine Motordrehzahl NE umgewandelt.
Der Einlassnockenpositionssensor 55 gibt einen einzelnen Impuls aus, wenn der Einlassnocken von einem vorgegebenen Winkel aus um 90 Grad rotiert, wenn der Einlassnocken von dort aus um 90 Grad rotiert und wenn der Einlassnocken danach um weitere 180 Grad rotiert. Auf Basis der Signale vom Kurbelpositionssensor 54 und vom Einlassnockenpositionssensor 55 erhält die später beschriebene elektrische Regelungseinheit 70 einen absoluten Kurbelwinkel CA, wobei sie als Bezugspunkt einen oberen Kompressionstotpunkt eines Bezugszylinders (z. B. des ersten Zylinders) verwendet. Dieser absolute Kurbelwinkel CA ist am oberen Kompressionstotpunkt des Bezugszylinders auf „0° Kurbelwinkel” gesetzt, vergrößert sich gemäß dem Drehwinkel der Kurbelwelle auf bis zu 720° Kurbelwinkel und wird zu diesem Zeitpunkt wieder auf 0° Kurbelwinkel eingestellt.
Der stromaufwärts vorliegende Luftverhältnissensor 56 ist „entweder im Abgaskrümmer 41 oder im Abgasrohr 42” an einer Position zwischen dem Sammelabschnitt 41b (dem Abgaszusammenführungs-/-sammelabschnitt HK) des Abgaskrümmers 41 und dem vorgelagerten Katalysator 43 angeordnet.
Der Luftverhältnissensor 56 ist ein „strombegrenzender Breitbereichs-Luftverhältnissensor mit einer Diffusionswiderstandsschicht”, der beispielsweise in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen (kokai) Nr. H11-72473 , 2000-65782 und 2004-69547 offenbart ist.
Wie in 2 dargestellt, gibt der stromaufwärts vorliegende Luftverhältnissensor 56 als „Luftverhältnissensorausgabe” einen Ausgabewert Vabyfs aus, der dem Luftverhältnis des Abgases entspricht, das an der Position strömt, wo der stromaufwärts vorliegende Luftverhältnissensor 56 angeordnet ist. Dieser Ausgabewert Vabyfs wird größer, wenn das Luftverhältnis des Gases, das den vorgelagerten Luftverhältnissensor 56 erreicht, größer (magerer) wird. Der Ausgabewert Vabyfs wird einem stöchiometrischen Luftverhältnis gleich, das einem Wert Vstoich entspricht, wenn das Luftverhältnis des Gases, das den Luftverhältnissensor 56 erreicht, dem stöchiometrischen Luftverhältnis gleich ist.
Die später beschriebene elektrische Regelungseinheit 70 speichert eine Beziehung wie in 2 dargestellt als „Luftverhältnis-Umwandlungstabelle Mapabyfs (Vabyfs)” in einem ROM und wendet einen tatsächlichen Ausgabewert Vabyfs auf die Luftverhältnis-Umwandlungstabelle Mapabyfs (Vabyfs) an, um ein stromaufwärts vorliegendes Luftverhältnis abyfs (ein erfasstes Luftverhältnis abyfs) zu ermitteln.
Betrachtet man erneut 1, so ist der nachgelagerte Luftverhältnissensor 57 im Abgasrohr 42 angeordnet. Eine Position, wo der nachgelagerte Luftverhältnissensor 57 angeordnet ist, ist stromabwärts vom vorgelagerten Katalysator 45 und stromaufwärts vom nachgelagerten Katalysator (d. h. in der Abgasleitung zwischen dem vorgelagerten Katalysator 43 und dem nachgelagerten Katalysator). Der nachgelagerte Luftverhältnissensor 57 ist ein bekannter elektromotorisch angetriebener Sauerstoffkonzentrationssensor (ein bekannter Konzentrationszellen-Sauerstoffkonzentrationssensor, der stabilisiertes Zirkoniumoxid verwendet). Der nachgelagerte Luftverhältnissensor 57 ist dafür ausgelegt, einen Ausgabewert Voxs auszugeben, welcher dem zu erfassenden Luftverhältnis eines Gases entspricht, wobei das Gas durch einen Teil der Abgasleitung strömt, wo der nachgelagerte Luftverhältnissensor 57 angeordnet ist. Anders ausgedrückt ist der Ausgabewert Voxs ein Wert, welcher dem Luftverhältnis (dem nachgelagerten Luftverhältnissensor afdown) des Gases entspricht, das aus dem vorgelagerten Katalysator 43 strömt und in den nachgelagerten Katalysator strömt.
Wie in 3 dargestellt ist, wird dieser Ausgabewert Voxs zu einem maximalen Ausgabewert max (z. B. etwa 0,9 V–1,0 V), wenn das zu erfassende Luftverhältnis des Gases fetter ist als das stöchiometrische Luftverhältnis. Der Ausgabewert Voxs wird ein minimaler Ausgabewert min (z. B. etwa 0,1 V–0 V), wenn das zu erfassende Luftverhältnis des Gases magerer ist als das stöchiometrische Luftverhältnis. Ferner wird der Ausgabewert Voxs eine Spannung Vst (Mittelspannung Vst, z. B. etwa 0,5 V), bei der es sich in etwa um den Mittelwert zwischen dem maximalen Ausgabewert max und dem minimalen Ausgabewert min handelt, wenn das zu erfassende Luftverhältnis des Gases dem stöchiometrischen Luftverhältnis gleich ist. Der Ausgabewert ändert sich drastisch vom maximalen Ausgabewert max zum minimalen Ausgabewert min, wenn das zu erfassende Luftverhältnis des Gases sich von dem Luftverhältnis, das fetter ist als das stöchiometrische Luftverhältnis, in das Luftverhältnis ändert, das magerer ist als das stöchiometrische Luftverhältnis. Ebenso ändert sich der Ausgabewert Vox drastisch vom minimalen Ausgabewert min zum maximalen Ausgabewert max, wenn das zu erfassende Luftverhältnis des Gases sich von dem Luftverhältnis, das magerer ist als das stöchiometrische Luftverhältnis, in das Luftverhältnis ändert, das fetter ist als das stöchiometrische Luftverhältnis.
Der in 1 dargestellte Beschleunigungselementöffnungssensor 58 ist dafür ausgelegt, ein Signal auszugeben, das den Betätigungsumfang Accp des Gaspedals AP anzeigt, das vom Fahrer betätigt wird (Gaspedalöffnungsbetrag, Öffnungsgrad des Gaspedals AP). Der Gaspedalbetätigungsumfang Accp wird größer, wenn der Betätigungsumfang des Gaspedals AP größer wird.
Die elektrische Regelungseinheit 70 ist ein bekannter Mikrocomputer, der „eine CPU; einen ROM, in dem Programme, die von der CPU ausgeführt werden, Tabellen (Kennfelder und/oder Funktionen), Konstanten usw. vorab gespeichert werden; einen RAM, in dem die CPU Daten nach Bedarf vorübergehend speichert; einen Backup-RAM; und eine Schnittstelle mit einem AD-Wandler usw.” aufweist.
Der Backup-RAM wird mit elektrischer Leistung von einer Batterie versorgt, die in ein Fahrzeug eingebaut ist, in dem der Motor 10 eingebaut ist, und zwar unabhängig von einer Stellung (AUS-Stellung, START-Stellung, EIN-Stellung usw.) eines nicht dargestellten Zündschlüsselschalters des Fahrzeugs. Während die elektrische Leistung zum Backup-RAM geliefert wird, werden Daten gemäß einem Befehl der CPU im Backup-RAM gespeichert (eingeschrieben), und der Backup-RAM hält (bewahrt, speichert) die Daten auf solche Weise, dass die Daten ausgelesen werden können. Somit kann der Backup-RAM die Daten behalten, während der Motor ausgeschaltet ist.
Wenn die Batterie beispielsweise aus dem Fahrzeug herausgenommen wird, und wenn der Backup-RAM somit nicht mit elektrischer Leistung versorgt wird, kann der Backup-RAM die Daten nicht halten. Somit initialisiert die CPU die Daten, die im Backup-RAM gespeichert werden sollen (setzt die Daten auf Voreinstellungswerte), wenn erneut elektrische Leistung zum Backup-RAM geliefert wird. Der Backup-RAM kann durch einen nicht-flüchtigen und beschreibbaren Speicher, wie einen EEPROM ersetzt werden.
Die elektrische Regelungseinheit 70 ist mit Sensoren verbunden, die oben beschrieben sind, um Signale von diesen Sensoren an die CPU zu senden. Außerdem ist die elektronische Regelungseinheit 70 dafür ausgelegt, als Reaktion auf Befehle von der CPU Ansteuerungssignale (Befehlssignale) an jede der Zündkerzen (eigentlich an die Zünder), die für jeden der Zylinder vorgesehen sind, jedes der Kraftstoffeinspritzventile, die für jeden der Zylinder vorgesehen sind, das Drosselklappenstellglied usw. zu schicken.
Die elektronische Regelungseinheit 70 ist dafür ausgelegt, das Befehlssignal an das Drosselklappenstellglied zu senden, so dass die Drosselklappenöffnung TA größer wird, wenn der ermittelte Gaspedalbetätigungsbetrag Accp größer wird. Das heißt, die elektrische Regelungseinheit 70 weist einen Drosselklappen-Ansteuerungsabschnitt auf, um die Öffnung der „Drosselklappe 34, die im Ansaugkanal des Motors 10 angeordnet ist” gemäß dem Beschleunigungsbetätigungsbetrag (dem Gaspedalbetätigungsbetrag Accp) des Motors 10, der vom Fahrer geändert wird, zu ändern.
(Überblick über Luftverhältnissteuerung durch erste Regelungseinheit)
Die erste Regelungseinheit führt eine Haupt-Rückkopplungsregelung auf solche Weise durch, dass das stromaufwärts vorliegende Luftverhältnis abyfs, das vom Ausgabewert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 dargestellt wird, mit einem vorgegebenen Luftverhältnis abyfr übereinstimmt. Ferner führt die erste Regelungseinheit eine Hilfs-Rückkopplungsregelung auf solche Weise durch, dass der Ausgabewert Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 mit einem vorgegebenen stromabwärts angezielten Wert Voxsref übereinstimmt. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird durch die Rückkopplung der Haupt-Rückkopplungsregelung und der Hilfs-Rückkopplungsregelung korrigiert.
Bei der Hilfs-Rückkopplungsregelung wird ein Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB berechnet. Dieser Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB wirkt so, dass er das angezielte bzw. Soll-Luftverhältnis abyfr ändert. Jedoch kann der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB auch so wirken, dass er den Ausgabewert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 korrigiert.
Die erste Regelungseinheit berechnet den Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB gemäß einer PID-Regelung auf Basis eines „Unterschieds (eines Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs) zwischen dem Ausgabewert Voxs und dem stromabwärts angezielten Wert Voxsref”. Das heißt, der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB beinhaltet einen proportionalen Term, einen integralen Term und einen differentialen/abgeleiteten Term.
Um den integralen Term des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB zu berechnen, erhält die erste Regelungseinheit einen Integralwert über die Zeit SDVoxslow durch Summieren (Integrieren) eines Werts, der durch Multiplizieren des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs (eigentlich eines Werts DVoxslow, der durch Tiefpassfiltern des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs ermittelt wird) mit einer vorgegebenen Anpassungsverstärkung K ermittelt wird. Man beachte, dass der Wert DVoxslow im Wesentlichen als Abweichung (als Ausgabeabweichungsbetrag) zwischen dem Ausgabewert Voxs und dem stromabwärts angezielten Wert Voxref bezeichnet werden kann. Ferner erhält die erste Regelungseinheit den integralen Wert des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB durch Multiplizieren des integralen Werts über die Zeit SDVoxslow mit einer integralen Konstante.
Die erste Regelungseinheit bezieht als Lernwert (als Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) des Hilfs-Rückkopplungsbetrags einen Wert, der dem integralen Term des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg entspricht. Der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg wird im Backup-RAM gespeichert und wird verwendet, um die Kraftstoffeinspritzmenge zumindest dann zu korrigieren, wenn eine „Bedingung für eine Hilfs-Rückkopplungsregelung zur Aktualisierung des Hilfs-Rückkopplungsbetrags nicht erfüllt ist”.
Wie in 5 dargestellt ist, erhält die erste Regelungseinheit einerseits einen Bestimmungsbezugswert Vkijun, der eine Variations-/Schwankungsmitte des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg (einen gewichteten Durchschnittswert des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg) darstellt, bis zu einem bestimmten Zeitpunkt. Danach erhält die erste Regelungseinheit einen oberen Grenzwert Vgmaxth durch Addieren eines positiven spezifischen Werts ΔV zum Bestimmungsbezugswert Vkijun und erhält einen unteren Grenzwert Vgminth durch Subtrahieren des spezifischen Werts ΔV vom Bestimmungsbezugswert Vkijun. Der spezifische Wert ΔV wird auf einen Wert gesetzt, der kleiner wird, wenn bestimmt wird, dass die die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg (der Konvergenzgrad des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg) höher ist (d. h. wenn ein Wert eines Status, der später beschrieben wird, größer ist).
Die erste Regelungseinheit bestimmt, dass der Konvergenzgrad des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg größer geworden ist (dass der Lernwert sich einem Konvergenzwert nähert), wenn über einen vorgegebenen Zeitraum „der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem unteren Grenzwert Vgminth liegt. Dagegen bestimmt die erste Regelungseinheit, dass der Konvergenzgrad des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg kleiner geworden ist (dass der Lernwert stärker vom Konvergenzwert abgewichen ist), wenn in dem vorgegebenen Zeitraum „der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg nicht zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem unteren Grenzwert Vgminth liegt (dort nicht mehr vorhanden ist)”. Der Konvergenzgrad des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg wird von einem Wert des Status dargestellt, der nachstehend beschrieben ist.

• Status 0 (wenn der Status „0” ist): Der Konvergenzzustand des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg ist nicht gut. Das heißt, der Zustand des Status 0 zeigt/bedeutet einen „instabilen Zustand”, in dem „der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg von seinem Konvergenzwert SDVoxsfinal abweicht” und „die Änderungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg hoch ist”.
• Status 2 (wenn der Status „2” ist): Der Konvergenzzustand des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg ist gut. Das heißt, der Zustand des Status 2 zeigt/bedeutet einen „stabilen Zustand”, in dem der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg stabil in der Nähe seines Konvergenzwerts SDVoxsfinal liegt”. Man kann sagen, dass der stabile Zustand einen Zustand bedeutet, in dem das Erlernen des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg abgeschlossen ist.
• Status 1 (wenn der Status „1” ist): Der Konvergenzzustand des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg ist ein Zustand (d. h. ein Quasi-Zustand) zwischen dem oben genannten stabilen Zustand und dem oben genannten instabilen Zustand.

Nun wird in der ersten Regelungseinheit der stromabwärts angezielte Wert Voxsref auf einen Wert (beispielsweise 0,7 V) gesetzt, der größer ist als der Wert Vst (beispielsweise 0,5 V), der dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht. Wie in 4 dargestellt ist, ist infolgedessen eine Größe DR des Ausgabeabweichungsbetrags DVox in einem Fett-Bestimmungszeitraum kleiner als eine Größe DL des Ausgabeabweichungsbetrags DVox in einem Mager-Bestimmungszeitraum. Wenn die Anpassungsverstärkung K im Fett-Bestimmungszeitraum auf dem gleichen Wert gehalten wird wie im Mager-Bestimmungszeitraum, ist daher ein einmaliger Aktualisierungsbetrag (ein tiefpassgefilteter Wert K·DL) für den Integralwert über die Zeit SDVoxslow im Mager-Bestimmungszeitraum größer als ein einmaliger Aktualisierungsbetrag (ein hochpassgefilteter Wert K·DR) des Integralwert über die Zeits SDVoxs im Fett-Bestimmungszeitraum. Infolgedessen ist die Aktualisierungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg im Mager-Bestimmungszeitraum größer als im Fett-Bestimmungszeitraum.
Auch wenn der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg im Wesentlichen in den Konvergenzwert SDVoxsfinal konvergiert hat, kann ein Fall auftreten, bei dem der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg wegen einer Störung von außen über den oberen Grenzwert Vgmaxth hinausgeht, wie zu einem Zeitpunkt t1 von (B) von 5 dargestellt ist.
Angesichts dessen setzt die erste Regelungseinheit die Anpassungsverstärkung K dann, wenn der Integralwert über die Zeit SDVoxslow größer wird, auf einen Wert, der kleiner ist als die Anpassungsverstärkung K, wenn der Integralwert über die Zeit SDVoxslow kleiner wird, so dass der Unterschied zwischen der Größe der Zunahmegeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg und der Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg kleiner wird (anders ausgedrückt so, dass ein Unterschied zwischen der Größe der Zunahmegeschwindigkeit des Integralwerts über die Zeit SDVoxslow und der Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Integralwerts über die Zeit SDVoxslow kleiner wird). Infolgedessen kann der Konvergenzzustand des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
(Einzelheiten der Luftverhältnisregelung)
Die Luftverhältnisregelung des Motors, die von der ersten Regelungseinheit durchgeführt wird, wird als nächstes beschrieben. Wie oben beschrieben wurde, führt die erste Regelungseinheit eine Hilfs-Rückkopplungsregelung durch, um zu bewirken, dass der Ausgabewert Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 mit dem stromabwärts angezielten Wert Voxsref übereinstimmt.
Da nun der vorgelagerte Katalysator 43 die Sauerstoffspeicherfunktion aufweist, erscheint eine Änderung des Luftverhältnisses stromaufwärts vom vorgelagerten Katalysator 43 als Änderung des Luftverhältnisses stromabwärts vom vorgelagerten Katalysator 43, nachdem eine vorgegebene Verzögerungsfrist abgelaufen ist. Daher ist es schwierig, eine vorübergehende Schwankung des Luftverhältnisses nur durch eine Hilfs-Rückkopplungsregelung ausreichend zu unterdrücken. Angesichts dessen führt die erste Regelungseinheit, wie oben beschrieben, die Luftverhältnisregelung (Haupt-Rückkopplungsregelung) auf Basis des Ausgabewerts Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 aus.
Die erste Steuerung führt die Luftverhältnisregelung durch eine Mehrzahl von nachstehend beschriebenen Abschnitten durch, um einen Zustand zu vermeiden, wo das Luftverhältnis des Motors durch die Hilfs-Rückkopplungsregelung verkleinert wird, während das Luftverhältnis des Motors durch die Haupt-Rückkopplungsregelung vergrößert wird, und um einen Zustand zu vermeiden, wo das Luftverhältnis des Motors von der Hilfs-Rückkopplungsregelung vergrößert wird, während das Luftverhältnis des Motors von der Haupt-Rückkopplungsregelung verkleinert wird. Dadurch kann ein Regelungskonflikt zwischen der Haupt-Rückkopplungsregelung und der Hilfs-Rückkopplungsregelung vermieden werden.
Die erste Regelungseinheit besteht aus einer Mehrzahl von Abschnitten und dergleichen, wie in 6 dargestellt ist, bei der es sich um ein Funktionsdiagramm handelt.
<Berechnung einer Basis-Kraftstoffeinspritzmenge nach einer Korrektur>
Ein Abschnitt A2 zum Berechnen einer Luftmenge, die in einen Zylinder gesaugt wird, erhält eine Luftmenge Mc(k), die in einen Zylinder gesaugt wird, bei der es sich um eine Luftmenge handelt, die in einen Zylinder gesaugt wird, der gerade dabei ist, einen aktuellen Ansaughub durchzuführen, basierend auf einer tatsächlichen Ansaugluftmenge Ga, einer tatsächlichen Motordrehzahl NE und einer Nachschlagtabelle MapMc, die im ROM gespeichert ist. Man beachte, dass ein tiefer gestelltes/nachgestelltes (k-N) einen Wert für einen Ansaughub N Hübe (in einem Vierzylindermotor N·180° CA, wobei Ca ein Kurbelwinkel ist) vor dem aktuellen Ansaughub darstellt. Daher zeigt eine Variable mit einem nachgestellten (k) einen Wert an, der dem aktuellen (oder gegenwärtigen) Ansaughub entspricht. Diese Ausdrucksweise wird ähnlich für die folgenden anderen Parameter verwendet. Die in den Zylinder gesaugte Luftmenge Mc wird im RAM gespeichert und dabei auf den Ansaughub der einzelnen Zylinder bezogen.
Ein vorgelagerter Abschnitt A2 zum Setzen (Bestimmen) eines angezielten Luftverhältnisses bestimmt das stromaufwärts angezielte Luftverhältnis (das angezielte Luftverhältnis) abyfr(k) auf Basis der Motordrehzahl NE, der Motorlast (beispielsweise einer Drosselklappenöffnung TA) und dergleichen, wobei es sich um Antriebszustände des Verbrennungsmotors 10 handelt. Wie später beschrieben wird, wird das angezielte Luftverhältnis abyfr durch den „Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB, der die Hilfs-Rückkopplungsregelung verwirklicht” korrigiert. Das stromaufwärts angezielte Luftverhältnis abyfr(k) ist ein Basiswert eines Sollwerts für das erfasste Luftverhältnis abyfs, das auf Basis des Ausgabewerts des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 ermittelt wird. Das angezielte Luftverhältnis abyfr(k) wird im RAM gespeichert und wird dabei auf den Ansaughub der einzelnen Zylinder bezogen.
Ein Abschnitt A3 zum Berechnen einer noch nicht korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge erhält eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) durch Teilen der in den Zylinder gesaugten Luftmenge (Mc(k), die vom Abschnitt A1 ermittelt wird, durch das stromaufwärts angezielte Luftverhältnis abyfr(k), das vom Abschnitt A2 ermittelt wird, wie in der nachstehenden Formel (1) dargestellt. Die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) ist eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge vor einer Korrektur durch einen Basiskorrekturwert KF und dergleichen, der nachstehend beschrieben wird, und daher wird die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) auch als noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) bezeichnet. Die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) wird im RAM gespeichert und dabei auf den Ansaughub jedes einzelnen Zylinders bezogen. Fbaseb(k) = Mc(k)/abyfr(k) (1)
Ein Abschnitt A4 zum Berechnen einer Basis-Kraftstoffeinspritzung nach einer Korrektur ermittelt eine korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase(k) (= KF·Fbaseb(k)) durch Multiplizieren der noch nicht korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k), die aktuell vom Abschnitt A3 ermittelt wird, mit einem Basiskorrekturwert KF. Der Basiskorrekturwert KF wirf von einem Basiskorrekturwert-Berechnungsabschnitt A16 ermittelt, der später beschrieben wird, und wird im Backup-RAM gespeichert.
<Berechnung einer endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge>
Ein Abschnitt A5 zum Berechnen einer endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge erhält eine aktuelle endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) durch Multiplizieren der korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase(k) (= KF·Fbaseb(k)) mit einem Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain, wie unten in der Formel (2) dargestellt. Die endgültige Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) wird im RAM gespeichert und dabei auf den Ansaughub jedes einzelnen Zylinders bezogen. Der Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain wird durch einen später beschriebenen Abschnitt A15 zum Aktualisieren eines Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts ermittelt. Fi(k) = (KF·Fbaseb(k))·KFmain = Fbase(k)·KFmain (2)
Die erste Regelungseinheit sendet/schickt das Einspritzbefehlssignal an das Kraftstoffeinspritzventil 33, das dem Zylinder entspricht, der den aktuellen Ansaughub durchführen soll, so dass der Kraftstoff in dieser endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) von diesem Kraftstoffeinspritzventil 33 eingespritzt wird. Anders ausgedrückt beinhaltet das Einspritzbefehlssignal informationen in Bezug auf die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) als befohlene Kraftstoffeinspritzmenge.
<Berechnung von Hilfs-Rückkopplungsbetrag>
Ein Abschnitt A6 zum Setzen eines stromabwärts angezielten Werts bestimmt den stromabwärts angezielten Wert Voxsref, der einem stromabwärts angezielten Luftverhältnis entspricht, auf Basis „der Motordrehzahl NE, der Ansaugluftmenge Ga, der Drosselventilöffnung TA, dem Grad der Funktionsverschlechterung des vorgelagerten Katalysators 43 (der maximalen Sauerstoffspeichermenge Cmax) und dergleichen”.
Ein Abschnitt A7 zum Berechnen eines Ausgabeabweichungsbetrags erhält den Ausgabeabweichungsbetrag DVoxs durch Subtrahieren des Ausgabewerts Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 zum gegenwärtigen Zeitpunkt vom stromabwärts angezielten Wert Voxsref zum gegenwärtigen Zeitpunkt, der vom Abschnitt A6 gemäß der unten angegebenen Formel (3) gesetzt wird. Man beachte, dass der „gegenwärtige Zeitpunkt” ein Zeitpunkt eines Starts des Kraftstoffeinspritzbefehls für den aktuellen Fi(k) ist. Der Abschnitt A7 zum Berechnen des Ausgabeabweichungsbetrags gibt den ermittelten Ausgabeabweichungsbetrag DVoxs an einen Tiefpassfilter A8 aus. DVoxs = Voxsref – Voxs (3)
Der Tiefpassfilter A8 ist ein digitaler Filter erster Ordnung. Eine Übertragungsfunktion A8(s), die die Eigenschaften des Tiefpassfilters A8 darstellt, wird von der nachstehenden Formel (4) dargestellt. In der Formel (4) is s ein Laplace-Operator und τ1 ist eine Zeitkonstante. Der Tiefpassfilter A8 verhindert im Wesentlichen eine Übertragung einer Hochfrequenzkomponente, die gleich oder größer ist als eine Frequenz (1/τ1). Der Tiefpassfilter A8 gibt einen Wert des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs ein, um einen Tiefpassfilterungsprozess an dem Wert des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs durchzuführen, und gibt einen tiefpassgefilterten Ausgabeabweichungsbetrag DVoxslow, bei dem es sich um den Wert des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs nach der Tiefpassfilterung handelt, an einen PID-Controller A9 aus. A8(s) = 1/(1 + τ1·s) (4)
Der PID-Controller A9 berechnet den integralen Wert (den integral verarbeiteten Wert) SDVoxslow durch Durchführen eines integralen Prozesses an dem bereits tiefpassgefilterten Ausgabeabweichungsbetrag DVoxslow gemäß einer unten angegebenen Formel (5). SDVoxslow(n) auf der linken Seite ist ein bereits aktualisierter Integralwert über die Zeit, und SDVoxslow(n – 1) auf der rechten Seite ist ein noch nicht aktualisierter Integralwert über die Zeit. K ist eine Anpassungsverstärkung (ein Anpassungswert) und wird gesetzt und geändert wie nachstehend beschrieben. Das heißt, ein einmaliger Aktualisierungsbetrag des Integralwerts über die Zeit SDVoxslow ist ein Wert K·DVoxslow, der durch Multiplizieren des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxslow mit der Anpassungsverstärkung K ermittelt wird. Die Anpassungsverstärkung K wird variiert, um die Aktualisierungsgeschwindigkeit (die Änderungsgeschwindigkeit) des Integralwerts über die Zeit SDVoxslow zu ändern. In der ersten Regelungseinheit wird die Anpassungsverstärkung K, wenn der Ausgabewert Voxs größer ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref, auf einen Wert gesetzt, der sich von einem Wert, wenn der Ausgabewert Voxs kleiner ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref, unterscheidet oder umgekehrt. SDVoxslow(n) = SDVoxslo(n – 1) + K·DVoxslow (5)
Anschließend führt der PID-Controller A9 einen proportional-integral-abgeleiteten Prozess (PID-Prozess) gemäß einer nachstehenden Formel (6) durch, um den Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB zu ermitteln. In der Formel (6) ist Kp eine voreingestellte proportionale Verstärkung (eine proportionale Konstante), Ki ist eine voreingestellte integrale Verstärkung (eine integrale Konstante) und Kd ist eine voreingestellte abgeleitete Verstärkung (eine abgeleitete Konstante). DDVoxslow ist ein abgeleiteter/differentialer Zeitwert des bereits tiefpassgefilterten Abweichungsbetrags DVoxslow. Auf diese Weise wird der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB ermittelt. KSFB = Kp·DVoxslow + Ki·SDVoxslow + Kd·DDVoxslow (6)
Da die oben genannte Formel (6) den integralen Term Ki·SDVoxslow beinhaltet, ist sichergestellt, dass der Ausgabeabweichungsbetrag DVoxs in einem Stetigzustand null wird. Anders ausgedrückt wird eine stetige Abweichung zwischen dem stromabwärts vorliegenden Voxsref und dem Ausgabewert Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 null. Im Stetigzustand wird der Ausgabeabweichungsbetrag DVoxs null, und daher werden ferner sowohl der proportionale Term Kp·DVoxslow als auch der Abweichungsterm Kd·DDVoxslow null. Daher wird der Konvergenzwert des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB im Stetigzustand dem Wert des integralen Terms Ki·SDVoxslow gleich.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, bilden der Abschnitt A6 zum Setzen des stromabwärts angezielten Werts, der Abschnitt A7 zum Berechnen der Ausgabeabweichung, der Tiefpassfilter A8 und der PID-Controller A9 einen Hilfs-Rückkopplungsbetrag-Berechnungsabschnitt.
<Haupt-Rückkopplungsregelung>
Wie oben beschrieben, weist der vorgelagerte Katalysator 43 die Sauerstoffspeicherfunktion auf. Daher werden eine „Hochfrequenzkomponente mit einer relativ hohen Frequenz (eine Hochfrequenzkomponente, die gleich oder höher ist als die oben genannte Frequenz (1/τ1)” der Schwankung des Luftverhältnisses des Abgases stromaufwärts vom vorgelagerten Katalysator 43 und eine „Niedrigfrequenzkomponente mit einer relativ niedrigen Frequenz und einer relativ kleinen Amplitude (eine Niedrigfrequenzkomponente, die mit einer Frequenz schwankt, die gleich oder niedriger ist als die oben genannte Frequenz 1/τ1 und die einen relativ kleinen Abweichungsbetrag vom stöchiometrischen Luftverhältnis hat” der Schwankung des Luftverhältnisses des Abgases stromaufwärts vom vorgelagerten Katalysator 43 von der Sauerstoffspeicherfunktion des vorgelagerten Katalysators 43 absorbiert. Somit ist es unwahrscheinlich, dass sie als Schwankung des Luftverhältnisses des Abgases stromabwärts vom vorgelagerten Katalysator 43 erscheinen.
Daher kann die Hilfs-Rückkopplungsregelung beispielsweise eine „rasche Änderung des Luftverhältnisses in einem vorübergehenden Antriebszustand”, beispielsweise eine große Schwankung des Luftverhältnisses des Abgases mit einer hohen Frequenz, die gleich oder höher ist als die Frequenz (1/τ1) nicht kompensieren. Um die „rasche Änderung des Luftverhältnisses in einem vorübergehenden Antriebszustand” zuverlässig kompensieren zu können, muss daher eine Haupt-Rückkopplungsregelung auf Basis des Ausgabewerts Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 durchgeführt werden.
Nun kann eine „Niederfrequenzkomponente, deren Frequenz relativ niedrig ist und deren Amplitude eine relativ starke Schwankung des Luftverhältnisses des Abgases stromaufwärts vom vorgelagerten Katalysator 43 aufweist (d. h. eine Niederfrequenzkomponente, die mit einer Frequenz schwankt, die gleich oder kleiner ist als die Frequenz (1/τ1) und die einen relativ großen Abweichungsbetrag vom stöchiometrischen Luftverhältnis aufweist)”, von der Sauerstoffspeicherfunktion des vorgelagerten Katalysators 43 nicht vollständig absorbiert werden. Solch eine Schwankung des Luftverhältnisses stromaufwärts vom vorgelagerten Katalysators 43 erscheint daher mit einem vorgegebenen Verzögerungszeitraum als Schwankung des Luftverhältnisses stromabwärts vom vorgelagerten Katalysator 43. Infolgedessen kann es zu dem oben genannten Regelungskonflikt zwischen der Haupt-Rückkopplungsregelung und der Hilfs-Rückkopplungsregelung kommen, da ein Fall eintreten kann, in dem der Ausgabewert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 in Bezug auf das angezielte Luftverhältnis abyfr auf der fetten Seite liegt, während der Ausgabewert Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 in Bezug auf den stromabwärts angezielten Wert Voxsref auf der mageren Seiten liegt, und dergleichen.
Angesichts dessen streicht (eliminiert) die erste Regelungseinheit eine „Niederfrequenzkomponente, die gleich oder niedriger ist als eine vorgegebene Frequenz (im vorliegenden Beispiel eine Frequenz (1/τ1)), die einer Frequenzkomponente entspricht, die als Schwankung des Luftverhältnisses stromabwärts vom Katalysator 43 erscheint” aus der Schwankung des Ausgabewerts Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 und verwendet einen Wert, der dem eliminierten Wert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 in der Haupt-Rückkopplungsregelung entspricht. Der „Wert, der dem Ausgabewert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 entspricht”, der in der Haupt-Rückkopplungsregelung verwendet wird, ist ein Wert, der durch Ausführen eines Hochpassfilterungsprozesses an einem Unterschied Daf zwischen dem angezielten Luftverhältnis abyfrtgt(k) und dem Ausgabewert Vabyfs(k) ermittelt wird”. Infolgedessen kann der oben erwähnte Konflikt in der Regelung des Luftverhältnisses vermieden werden, und die schnelle Änderung des Luftverhältnisses im vorübergehenden Antriebszustand kann von der Haupt-Rückkopplungsregelung zuverlässig kompensiert werden. Genauer wird der Haupt-Rückkopplungskorrekturwert ermittelt wie folgt.
<Berechnung des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts>
Ein Tabellenumwandlungsabschnitt A10 ermittelt ein aktuelles Luftverhältnis abyfs(k) auf Basis des Ausgabewerts Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 und der Tabelle Mapabyfs wie in 2 dargestellt.
Ein Abschnitt A11, der das angezielte Luftverhältnis verzögert, liest ein angezieltes Luftverhältnis abyfr N Hübe (N Ansaughübe) vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt aus dem RAM aus und setzt es als stromaufwärts angezieltes Luftverhältnis abyfr(k-N). Das stromaufwärts angezielte Luftverhältnis abyfr(k-N) ist ein stromaufwärts angezieltes Luftverhältnis, das zum Berechnen einer noch nicht korrigierten Basis-Kraftstoffmenge Fbaseb(k-N) eines Zylinders verwendet worden ist, der einen Ansaughub N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt durchgeführt hat.
Der oben genannte Wert N variiert abhängig von einer Verlagerung des Verbrennungsmotors 10, eines Abstands von der Brennkammer 21 zum vorgelagerten Luftverhältnissensor 56 und dergleichen. Der Grund dafür, dass das tatsächliche stromaufwärts angezielte Luftverhältnis abyfr(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt zur Berechnung des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts verwendet wird, ist, dass es einen Leerzeitraum L1, der den N Hüben entspricht, dauert, bis eine Mischung, die Kraftstoff enthält, der vom Kraftstoffeinspritzventil 33 eingespritzt und innerhalb der Brennkammer 21 verbrannt wird, den vorgelagerten Luftverhältnissensor 56 erreicht. Man beachte, dass der Wert N vorzugsweise in einen Wert geändert wird, der kleiner wird, wenn die Motordrehzahl NE größer wird und wenn die Last des Motors (z. B. die Zylinderansaugluftmenge Mc) größer wird.
Ein Tiefpassfilter A12 führt einen Tiefpassfilterungsprozess am stromaufwärts angezielten Luftverhältnis abyfr(k-N), das vom Abschnitt A11 ausgegeben wird, durch, um ein angezieltes Luftverhältnis für die Haupt-Rückkopplungsregelung (ein angezieltes Luftverhältnis für die stromaufwärts durchgeführt Rückkopplungsregelung) abyfrtgt(k) zu berechnen. Das angezielte Luftverhältnis für die Haupt-Rückkopplungsregelung abyfrtgt(k) ist ein Wert, der dem stromaufwärts angezielten Luftverhältnis abyfr(k-N) entspricht, das vom Abschnitt A2 zum Setzen des stromaufwärts angezielten Luftverhältnisses bestimmt wird.
Der Tiefpassfilter A12 ist ein digitaler Filter erster Ordnung. Eine Übertragungsfunktion A12(s) des Tiefpassfilters A12 wird von der nachstehenden Formel (7) dargestellt. In der Formel (7) ist s ein Laplace-Operator und τ ist eine Zeitkonstante (ein Parameter, der auf die Ansprechempfindlichkeit bezogen ist). Die Eigenschaften verhindern im Wesentlichen eine Übertragung einer Hochfrequenzkomponente, die gleich oder höher ist als die Frequenz (1/τ). A12(s) = 1/(1 + τ·s) (7)
Wenn ein Eingangssignal ein Wert des Luftverhältnisses eines Abgases ist, das den vorgelagerten Luftverhältnissensor 56 erreicht, und ein Ausgangssignal ein Wert des Luftverhältnisses ist, der auf Basis des Ausgabewerts Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 ermittelt wird, ist das Ausgangssignal einem Signal sehr ähnlich, das durch Ausführen eines Tiefpassfilterungsprozesses (beispielsweise eines Verzögerungsprozesses erster Ordnung, eines Verzögerungsprozesses zweiter Ordnung und dergleichen, einschließlich eines sogenannten „unscharfen (gewichteten) Prozesses”) an dem Eingangssignal ermittelt wird. Infolgedessen wird das angezielte Luftverhältnis abyfrtgt(k) für die Rückkopplungsregelung, das vom Tiefpassfilter A12 erzeugt wird, ein Wert, den der vorgelagerte Luftverhältnissensor 56 tatsächlich ausgeben würde, wenn das Abgas mit einem bevorzugten/geeigneten Luftverhältnis gemäß dem angezielten Luftverhältnis abyfr(k-N) den vorgelagerten Luftverhältnissensor 56 erreicht.
Ein Abschnitt A13 zum Berechnen einer Abweichung des stromaufwärts vorliegenden Luftverhältnisses erhält die Luftverhältnisabweichung Daf durch Subtrahieren des aktuell erfassten Luftverhältnisses abyfr(k-N) vom angezielten Luftverhältnis abyfrtgt(k) für die Haupt-Rückkopplungsregelung gemäß der nachstehenden Formel (8). Die Luftverhältnisabweichung Daf ist ein Betrag, der eine Abweichung (einen Fehler) zwischen dem tatsächlichen Luftverhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt zum Zylinder geliefert wird, und dem angezielten Luftverhältnis darstellt. Daf = abyfrtgt(k) – abyfs(k) (8)
Ein Hochpassfilter A14 ist ein digitaler Filter erster Ordnung. Eine Transferfunktion A14(s), die die Eigenschaften des Hochpassfilters A14 darstellt, wird von der Formel (9) dargestellt. In der Formel (9) ist s ein Laplace-Operator und τ1 ist eine Zeitkonstante. Die Zeitkonstante τ1 ist der Zeitkonstante τ1 des Tiefpassfilters A8 gleich. Der Hochpassfilter A14 verhindert im Wesentlichen eine Übertragung einer Niederfrequenzkomponente mit einer Frequenz, die gleich oder niedriger ist als die Frequenz (1/τ1). A14(s) = {1 – 1/(1 + τ1·s)} (9)
Der Hochpassfilter A14 gibt die Luftverhältnisabweichung Daf ein und führt den Hochpassfilterungsprozess an der Luftverhältnisabweichung Daf gemäß der oben genannten Formel (9) durch, um eine Abweichung DafHi für die Haupt-Rückkopplungsregelung auszugeben, wobei es sich um den Wert der Luftverhältnisabweichung Daf nach der Hochpassfilterung handelt.
Ein Abschnitt A15 zum Aktualisieren des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts führt einen proportionalen Prozess an der Abweichung DafHi für die Haupt-Rückkopplungsregelung durch, bei der es sich um den Ausgabewert des Hochpassfilters A14 handelt. Das heißt, der Abschnitt 15 zum Aktualisieren des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts erhält einen Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain durch Addieren von „1” zu einem Wert, der durch Multiplizieren der Abweichung DafHi für die Haupt-Rückkopplungsregelung mit einer proportionalen Verstärkung GpHi ermittelt wird. Der Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain wird verwendet, wenn der Abschnitt A5 zur Berechnung der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge eine aktuelle endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) erhält.
Man beachte, dass der Abschnitt A15 zum Aktualisieren des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts den Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain durch Durchführen eines proportionalen und integralen Prozesses (eines PI-Prozesses) an der Abweichung DafHi für die Haupt-Rückkopplungsregelung gemäß einer nachstehenden Formel (10) ermittelt. In der Formel (10) ist Gphi eine voreingestellte proportionale Verstärkung (eine proportionale Konstante), und Gihi ist eine voreingestellte integrale Verstärkung (eine integrale Konstante). SDafHi ist ein Integralwert über die Zeit der Abweichung DafHi für die Haupt-Rückkopplungsregelung. Ein Koeffizient KFB ist im vorliegenden Beispiel „1”. Vorzugsweise wird der Koeffizient KFB gemäß der Motordrehzahl NE, der in den Zylinder gesaugten Luftmenge Mc und dergleichen variiert. KFmain = 1 + (Gphi·DafHi + Gihi·SDafHi)·KFB (10)
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, bilden der Abschnitt A2 zum Setzen des stromaufwärts angezielten Luftverhältnisses, der Tabellenumwandlungsabschnitt A10, der Abschnitt A11 zum Verzögern des angezielten Luftverhältnisses, der Tiefpassfilter A12, der Abschnitt A13 zum Berechnen der Abweichung des stromaufwärts vorliegenden Luftverhältnisses, der Hochpassfilter A11 und der Abschnitt A15 zum Aktualisieren des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts einen Abschnitt zum Berechnen eines Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts (einen Haupt-Rückkopplungsregelungsabschnitt).
<Berechnen eines Basiskorrekturwerts>
Der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB wird durch Ausführen eines proportionalen, integralen und abgeleiteten Prozesses am bereits tiefpassgefilterten Ausgabeabweichungsbetrag DVoxslow durch den PID-Controller A9 berechnet. Jedoch erscheint die Änderung des Luftverhältnisses des Motors als Änderung des Luftverhältnisses des Abgas stromabwärts vom vorgelagerten Katalysator 43 aufgrund einer Auswirkung der Sauerstoffspeicherfunktion des vorgelagerten Katalysators 43. Wenn eine Größe des bleibenden Fehlers aufgrund einer Erfassungsgenauigkeit des Luftströmungsmessers 51 und einer angenommenen Genauigkeit eines Luftmengen-Bestimmungsmodells durch eine schnelle Änderung einer Antriebsregion oder dergleichen relativ schnell größer geworden ist, ist es daher nicht möglich, einen Überschuss und einen Mangel der Kraftstoffeinspritzmenge, der durch diesen Fehler bewirkt wird, nur durch die Hilfs-Rückkopplungsregelung auszugleichen.
Nun ist in der Haupt-Rückkopplungsregelung, die nicht von der Sauerstoffspeicherfunktion des vorgelagerten Katalysators 43 beeinflusst wird, der Hochpassfilterungsprozess, der durch das Hochpassfilter A14 durchgeführt wird, ein Prozess, der die gleiche Aufgabe hat wie ein abgeleiteter Prozess (D-Prozess). Daher ist es bei der oben genannten Haupt-Rückkopplungsregelung, wo der vom Hochpassfilter A14 bereits hochpassgefilterte Wert der Eingangswert des Abschnitts A15 zum Aktualisieren des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts ist, nicht möglich, einen Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain zu berechnen, der einen im Wesentlichen integralen Term aufweist, auch wenn der Abschnitt A15 zum Aktualisieren des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts so konfiguriert ist, dass er einen integralen Prozess ausführt, um den Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain zu ermitteln. Somit kann die oben genannte Haupt-Rückkopplungsregelung den bleibenden Fehler der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund der Erfassungsgenauigkeit des Luftströmungsmessers und der angenommenen Genauigkeit des Luftmengen-Bestimmungsmodells nicht ausgleichen. Wenn die Antriebsregion geändert wird oder dergleichen, ist es infolgedessen möglich, dass die Menge an erzeugtem Abgas mit schädlichen Bestandteilen vorübergehend zunimmt.
Angesichts dessen ermittelt die erste Regelungseinheit, um den oben genannten bleibenden Fehler auszugleichen, einen Basiskorrekturbetrag KF, um die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb zu korrigieren. Wie wiederum in der unten stehenden Formel (11) dargestellt ist, erhält die erste Regelungseinheit ferner die korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase(k) anhand des Basiskorrekturwerts KF und korrigiert danach die korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase(k) mit dem Haupt-Rückkopplungswert KFmain. Fi(k) = {KF·Fbaseb(k)}·KFmain (11)
Der Basiskorrekturwert KF wird durch die nachstehende Formel (12) definiert. Fbaset(k-N) = KF·Fbaseb(k-N) (12)
In Formel (12) ist Fbaset eine wahre befohlene Einspritzmenge, um das angezielte Luftverhältnis zu ermitteln/zu verwirklichen, und kann als fehlerfreie Basis-Kraftstoffeinspritzmenge bezeichnet werden. Im Folgenden wird Fbaset als „wahre Basis-Kraftstoffmenge” bezeichnet. Die wahre Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaset(k-N) in Formel (12) wird anhand der nachstehenden Formel (13) berechnet. Fbaset(k-N) = (abyfs(k)·Fi(k-N))/abyfr(k-N) (13)
Die folgende Beschreibung wird in Bezug auf die oben genannte Formel (13) hinzugefügt. Die oben genannten N Hübe werden auf die Zahl der Hübe gesetzt, die dem oben genannten „Leerzeitraum” entsprechen. Das heißt, das aktuell erfasste Luftverhältnis abyfs(k) ist ein Luftverhältnis, das vom Kraftstoff bewirkt wird, der auf Basis der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k-N) eingespritzt wird. Daher stellt der Zähler abyfs(k)·Fi(k-N) auf der rechten Seite in Formel (13) eine in den Zylinder gesaugte Luftmenge zur Zeit der Bestimmung der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k-N) dar. Wie in der Formel (13) dargestellt, wird somit die wahre Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaset(k-N) durch Teilen der Luftmenge (abyfs(k)·Fi(k-N)), die zu dem Zeitpunkt, zu dem die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge (Fi(k-N) bestimmt worden ist, in den Zylinder gesaugt wird, durch das angezielte Luftverhältnis abyfr(k-N) zu dem Zeitpunkt, zu dem die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge (Fi(k-N) bestimmt worden ist, berechnet.
Einerseits wird die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k), die in der oben genannten Formel (12) verwendet wird, gemäß der nachstehenden Formel (14) ermittelt. Fbaseb(k) = Mc(k)/abyfr(k) (14)
Somit ermittelt die erste Regelungseinheit den Basiskorrekturbetrag KF gemäß der nachstehenden Formel (15), die aus den oben genannten Formeln (12)–(14) ermittelt wird, und speichert den ermittelten Basiskorrekturbetrag KF im Speicher, während er gleichzeitig mit (entsprechend) einer Antriebsregion zum Zeitpunkt der Berechnung dieses Basiskorrekturbetrags KF in Beziehung (Entsprechung) gesetzt wird. KF = Fbaset(k-N)/Fbaseb(k-N) = {abyfs(k)·Fi(k-N)/abyfr(k-N)}/{Mc(k-N)/abyfr(k-N)} (15)
Der Basiskorrekturwert KF wird von einem Basiskorrekturwert-Berechnungsabschnitt A1 berechnet, der gemäß einem Prinzip aufgebaut ist, das von der oben genannten Formel (15) dargestellt wird. Im Folgenden wird ein tatsächliches Verfahren zum Berechnen des Basiskorrekturwerts KF mit Bezug auf 7 beschrieben, wo ein Funktionsblockschema des Basiskorrekturwert-Berechnungsabschnitts A16 dargestellt ist. Der Basiskorrekturwert-Berechnungsabschnitt A16 wird durch Einbeziehung der Abschnitte A16a bis A16f und dergleichen aufgebaut.
Ein Abschnitt A16a zur Verzögerung einer endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge verzögert die aktuelle endgültige Kraftstoffeinspritzmenge (Fi(k), um eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt zu ermitteln. Eigentlich liest der Abschnitt A16a zur Verzögerung einer endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k-N) aus dem RAM aus.
Ein Abschnitt A16b zur Verzögerung eines angezielten Luftverhältnisses verzögert das aktuelle angezielte Luftverhältnis abyfr(k), um in angezieltes Luftverhältnis abyfr(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt zu ermitteln. Eigentlich liest der Abschnitt A16b zur Verzögerung eines angezielten Luftverhältnisses das angezielte Luftverhältnis abyfr(k-N) aus dem RAM aus.
Ein Abschnitt 16c zum Berechnen einer wahren Basis-Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt die wahre Basis-Kraftstoffeinspritzung Fbaset(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt gemäß der oben angegebenen Formel (13) (Fbaset(k-N) = abyfs(k)·Fi(k-N))/abyfr(k-N)).
Ein Abschnitt 16d zum Verzögern einer noch nicht korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge verzögert die aktuelle noch nicht korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k), um eine noch nicht korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt zu ermitteln. Eigentlich liest der Abschnitt 16d zum Verzögerung einer noch nicht korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge die noch nicht korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k-N) aus dem RAM aus.
Ein Abschnitt 16e zum Berechnen eines noch nicht gefilterten Basiskorrekturwerts berechnet einen noch nicht gefilterten Basiskorrekturwert KFbf durch Teilen der wahren Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaset(k-N) durch die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k-N) gemäß der Formel (KFbf = Fbaset(k-N)/Fbaseb(k-N)) gemäß der oben genannten Formel (15).
Ein Tiefpassfilter A16f berechnet einen Basiskorrekturwert KF durch Ausführen eines Tiefpassfilterungsprozesses am noch nicht gefilterten Basiskorrekturwert KFbf. Dieser Tiefpassfilterungsprozess wird durchgeführt, um den Basiskorrekturwert KF zu stabilisieren (um eine Rauschkomponente, die den noch nicht gefilterten Basiskorrekturwert KFbf überlagert, zu eliminieren). Der so ermittelte Basiskorrekturwert KF wird festgehalten und im RAM und im Backup-RAM gespeichert, wobei er mit einer Antriebsregion, zu welcherder Antriebszustand N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt gehört, in Beziehung (in Entsprechung) gesetzt wird.
Auf diese Weise aktualisiert der Basiskorrekturwert-Berechnungsabschnitt A16 den Basiskorrekturwert KF unter Verwendung jedes der Abschnitte A16a bis A18f jedes Mal, wenn ein Zeitpunkt zum Berechnen der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) kommt. Ferner liest der Basiskorrekturwert-Berechnungsabschnitt A16 den Basiskorrekturwert KF, der in der Antriebsregion des Backup-RAM gespeichert ist, zu der der Antriebszustand des Motors 10 gehört, zum Berechnungszeitpunkt der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge (Fi(k) aus und gibt den ausgelesenen Korrekturwert KF an den Abschnitt A4 aus, der die korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzung berechnet. Infolgedessen wird der bleibende Fehler der Kraftstoffeinspritzmenge (der noch nicht korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge) schnell ausgeglichen. Diese Beschreibungen geben einen Überblick über die Haupt-Rückkopplungsregelung und die Hilfs-Rückkopplungsregelung der ersten Regelungseinheit.
(Eigentlicher Betrieb)
Nun wird ein eigentlicher Betrieb der ersten Regelungseinheit beschrieben. Im Folgenden stellt zu besseren Verständlichkeit der Beschreibung „MapX(a1, a2, ...)” eine Nachschlagtabelle zur Ermittlung eines Wertes X dar, wo a1, a2, ... Argumente sind. Wenn das Argument ein Wert ist, der von einem Sensor erfasst wird, wird der aktuelle vom Sensor erfasste Wert als Argument verwendet.
<Berechnung der endgültigen Kraftstoff-Einspritzmenge Fi(k)>
Eine CPU ist dafür ausgelegt, die Ausführung einer Routine, die von einem Ablaufschema in 8 dargestellt ist, um die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi zu berechnen, und die Ausgabe des Einspritzbefehls jedes Mal zu wiederholen, wenn der Kurbelwinkel der einzelnen Zylinder einen vorgegebenen Kurbelwinkel (z. B. BTDC 90° CA) vor dem oberen Totpunkt des Ansaughubs des Zylinders erreicht. Wenn der Kurbelwinkel eines beliebigen Zylinders den oben genannten vorbestimmten Kurbelwinkel erreicht, startet die CPU daher einen Prozess ab Schritt 800 und führt nacheinander die Prozesse von Schritt 810 bis Schritt 830 aus, um zu Schritt 840 fortzuschreiten.
Schritt 810: Die CPU bestimmt eine aktuelle Zylinder-Ansaugluftmenge Mc(k), bei der es sich um eine Luftmenge handelt, die in einen Zylinder (hierein auch als „Kraftstoffeinspritzungszylinder” bezeichnet), der im Begriff ist, seinen Ansaughub durchzuführen, gesaugt wird, gemäß einer Tabelle MapMc(Ga, NE). Die Zylinder-Ansaugluftmenge Mc(k) kann anhand eines bekannten Luftmengen-Bestimmungsmodells (eines Modells, das gemäß einem physikalischen Prinzip aufgebaut ist, das ein Vermittelt der Luft in der Ansaugluftleitung simuliert), berechnet werden.
Schritt 820: Die CPU bestimmt das angezielte Luftverhältnis abyfr(k) auf Basis einer nachstehenden Formel (16). Das angezielte Luftverhältnis abyfr(kI wird im RAM gespeichert und dabei mit dem Ansaughub jedes Zylinders in Beziehung (in Entsprechung) gesetzt. In der Formel (16) ist abyfr0 ein vorgegebenes Bezugs-Luftverhältnis und ist im vorliegenden Beispiel auf das stöchiometrische Luftverhältnis stoich gesetzt. Somit wird das angezielte Luftverhältnis abyfr(k) kleiner, wenn der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB größer wird. Man beachte, dass das angezielte Luftverhältnis abyfr(k) ferner auf Basis des Antriebszustands des Motors 10 korrigiert werden kann, beispielsweise aufgrund der Ansaugluftmenge Ga, der Motordrehzahl NE und dergleichen. abyfr(k) = abyfr0 – KSFB (16)
Schritt 830: Die CPU berechnet die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) durch Teilen der oben genannten Zylinder-Ansaugluftmenge (Mc(k) durch das oben genannte angezielte Luftverhältnis abyfr(k). Die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) wird im RAM gespeichert und dabei mit dem Ansaughub jedes einzelnen Zylinders in Beziehung (Entsprechung) gesetzt.
Dann schreitet die CPU zu Schritt 840 voran, um zu bestimmen, ob der aktuelle Antriebszustand eine Schubunterbrechungsbedingung erfüllt oder nicht. Wenn die Schubunterbrechungsbedingung erfüllt ist, trifft die CPU bei Schritt 840 eine „JA”-Bestimmung, um direkt zu Schritt 895 fortzuschreiten, wo die CPU die aktuelle Routine vorläufig beendet. Da der Prozess von Schritt 870 zur Ausführung des Kraftstoffeinspritzbefehls nicht durchgeführt wird, wird somit die Kraftstoffeinspritzung gestoppt bzw. unterbrochen (der Kraftstoff- bzw. Schubunterbrechungsbetrieb durchgeführt).
Wenn die Kraftstoff- bzw. Schubunterbrechungsbedingung zum Bestimmungszeitpunkt von Schritt 840 nicht erfüllt ist, trifft die CPU dagegen eine „Nein”-Bestimmung in Schritt 840, um nacheinander die nachstehend beschriebenen Prozesse ab Schritt 850 bis Schritt 870 durchzuführen, und danach schreitet die CPU zum Schritt 895 fort, um die aktuelle Routine vorläufig zu beenden.
Schritt 850: Die CPU liest den Basiskorrekturwert KF, der in der Antriebsregion des Backup-RAM gespeichert ist, zu der der aktuelle Antriebszustand gehört, unter den Basiskorrekturwerten KF aus, die anhand einer Routine berechnet wurden, die nachstehend beschrieben ist, und die in entsprechenden Antriebsregionen des Backup-RAM gespeichert sind. Man beachte, dass unabhängig vom Antriebszustand ein Wert „1” im Basiskorrekturwert KF gesetzt wird, wenn die Bedingung für eine Haupt-Rückkopplungsregelung nicht erfüllt ist. Ferner setzt die CPU die korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase auf einen Wert, der durch Multiplizieren der noch nicht korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) mit dem ausgelesenen Basiskorrekturwert KF ermittelt wird.
Schritt 860: Die CPU ermittelt die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) zum gegenwärtigen Zeitpunkt durch Multiplizieren der korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase mit dem Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain, der anhand einer später beschriebenen Routine ermittelt wurde, gemäß der oben genannten Formel (2) und der oben genannten Formel (11).
Schritt 870: die CPU gibt den Einspritzbefehl an das Kraftstoffeinspritzventil 33, das dem Kraftstoffeinspritzzylinder entspricht, aus, so dass der Kraftstoff in der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) von diesem Kraftstoffeinspritzventil 33 eingespritzt wird.
Mit den oben beschriebenen Arbeitsschritten wird die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) auf Basis des angezielten Luftverhältnisses abyfr(k) und der aktuellen Zylinder-Ansaugluftmenge Mc(k) ermittelt, und die korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase wird auf Basis dieser noch nicht korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k) und des Basiskorrekturwerts KF ermittelt. Ferner wird die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) durch Korrigieren der korrigierten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbase durch den/mit dem Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain ermittelt, und der Einspritzbefehl für Kraftstoff in dieser endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) wird an das Kraftstoffeinspritzventil 33 des Kraftstoffeinspritzzylinders ausgegeben.
<Berechnung eines Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts>
Die CPU ist wiederholt so konfiguriert, dass sie die Ausführung einer Routine, die von einem Ablaufschema in 9 dargestellt ist, jedes Mal wiederholt, wenn ein Ausführungszeitraum Δt1 (eine konstante Zeit) abgelaufen ist. Somit startet die CPU einen Prozess ab Schritt 900 zu einem geeigneten Zeitpunkt und führt dann nacheinander die Prozesse von Schritt 905 und Schritt 910, die nachstehend beschrieben sind, aus, um zu Schritt 915 fortzuschreiten. Man beachte, dass dieser Ausführungszeitraum Δt1 auf eine Zeitspanne gesetzt ist, die kürzer ist als ein Zeitraum zwischen zwei aufeinander folgenden Einspritzbefehlen, die erzeugt werden, wenn die Motordrehzahl NE einer möglichen maximalen Motordrehzahl gleich ist.
Schritt 905: Die CPU ermittelt das angezielte Luftverhältnis abyfrtgt(k) für die Haupt-Rückkopplungsregelung gemäß einer einfachen Tiefpassfilterformel (abyfrtgt(k) = α·abyfrtgtold + (1 – α)·abyfr(k-N)), die in Schritt 905 beschrieben ist. Hierbei ist α eine Konstante, die größer ist als 0 und kleiner ist als 1, und wird gemäß der Zeitkonstante τ des oben genannten Tiefpassfilters A12 eingestellt. abyfrtgtold ist ein „angezieltes Luftverhältnis abyfrtgt für die Haupt-Rückkopplungsregelung, das in Schritt 910 berechnet wurde, als diese Routine das letzte Mal ausgeführt wurde”. abyfrtgtold wird als vorheriges angezieltes Luftverhältnis für die Haupt-Rückkopplungsregelung bezeichnet. abyfr(k-N) ist das tatsächliche stromaufwärts vorliegende Luftverhältnis N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt.
Schritt 910: Die CPU speichert das angezielte Luftverhältnis abyfrtgt(k) für die Haupt-Rückkopplungsregelung, das in Schritt 905 im vorangehenden angezielten Luftverhältnis für die Haupt-Rückkopplungsregelung berechnet worden ist, für die nächste Ausführung der vorliegenden Routine.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 915 weiter, um zu bestimmen, ob ein Wert für ein Flag XmainFB, das die Erfüllung einer Bedingung für eine Haupt-Rückkopplungsregelung anzeigt, „1” ist oder nicht. Der Wert des Flags XmainFB, das die Erfüllung der Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung anzeigt, wird auf „1” gesetzt, wenn die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung erfüllt ist, während der Wert des Flags XmainFB, das die Erfüllung der Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung anzeigt, auf „0” gesetzt wird, wenn die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung nicht erfüllt ist.
Die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung ist beispielsweise erfüllt, wenn alle nachstehenden Bedingungen erfüllt sind.

• Der stromaufwärts vorliegende Luftverhältnissensor 56 wurde aktiviert.
• Die Schubunterbrechungsbedingung ist nicht erfüllt (der aktuelle Zustand ist nicht der Schubunterbrechungszustand).

Nun wird angenommen, dass der Wert des Flags XmainFB, das anzeigt, ob die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung erfüllt ist, „1” ist, die CPU führt nacheinander Prozesse ab Schritt 920 bis Schritt 935 aus, die nachstehend nacheinander beschrieben sind, und schreitet dann zu Schritt 995 fort, um die aktuelle Routine vorläufig zu beenden.
Schritt 920: Die CPU wandelt/transformiert den Ausgabewert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 zum gegenwärtigen Zeitpunkt auf Basis der in 2 gezeigten Tabelle Mapabyfs(vabyfs), um das aktuell erfasste Luftverhältnis abyfs(k) zu ermitteln.
Schritt 925: Die CPU subtrahiert das aktuell erfasste Luftverhältnis abyfs(k) vom angezielten Luftverhältnis abyfrtgt(k) für die Haupt-Rückkopplungsregelung gemäß der Formel, die im Rahmen von Schritt 925 beschrieben ist, bei der es sich um die oben genannte Formel (8) handelt, um die Luftverhältnisabweichung Daf zu ermitteln.
Schritt 930: Die CPU führt den Hochpassfilterungsprozess mit den Eigenschaften, die von der oben genannten Formel (9) dargestellt sind, an der Luftverhältnisabweichung Daf durch, um die Abweichung DafHi für die Haupt-Rückkopplungsregelung zu ermitteln.
Schritt 935: Die CPU addiert einen Wert „1” zu einem Produkt der Abweichung DafHi für die Haupt-Rückkopplungsregelung und der proportionalen Verstärkung GpHi, um den Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain zu ermittel.
Wenn dagegen der Wert des Flags XmainFB, das anzeigt, ob die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung erfüllt ist, „0” ist, führt die CPU nacheinander Prozesse von Schritt 940 und Schritt 945 aus, die nachstehend beschrieben sind, und schreitet zu Schritt 995 fort, um die aktuelle Routine vorläufig zu beenden.
Schritt 940: Die CPU setzt „1” in den Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain.
Schritt 945: Die CPU setzt „1” in den Basiskorrekturwert KF.
Wenn die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung nicht erfüllt ist (XmainFB = 0) wird somit die Aktualisierung des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts KFmain unterbrochen, und „1” wird in den Wert des Haupt-Rückkopplungskorrekturwert KFmain gesetzt. Somit wird die Haupt-Rückkopplungsregelung unterbrochen (die Reflektion des Haupt-Rückkopplungskorrekturwerts KFmain in der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi wird unterbrochen). Wenn die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung nicht erfüllt ist (XmainFB = 0), wird „1” ferner in den Wert des Basiskorrekturwerts KF eingesetzt, und daher wird die Reflektion des Basiskorrekturwerts KF in der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi unterbrochen.
<Berechnen, Festhalten und Speichern des Basiskorrekturwerts>
Die CPU ist wiederholt so konfiguriert, dass sie eine Routine ausführt, die von einem Ablaufschema von 10 dargestellt ist, bevor sie die in 8 dargestellte Routine ausführt. Daher beginnt die CPU einen Prozess ab Schritt 1000 zu einem geeigneten Zeitpunkt, um zu Schritt 1005 fortzuschreiten, bei dem die CPU bestimmt, ob der Wert des Flags XmainFB, welches anzeigt, ob die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung erfüllt ist, „1” ist oder nicht. Nun wird angenommen, dass der Wert des Flags XmainFB, welches anzeigt, ob die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung erfüllt ist, „1” ist, die CPU nacheinander die Prozesse von Schritt 1010 bis Schritt 1030, die nachstehend nacheinander beschrieben sind, ausführt, und die CPU zu Schritt 1095 fortschreitet, um die aktuelle Routine vorläufig zu beenden.
Schritt 1010: Die CPU berechnet die „wahre Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaset N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt” gemäß der Formel, die im Schritt 1010 beschrieben ist, wobei es sich um die oben genannte Formel (13) handelt. Man beachte, dass die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt und das angezielte Luftverhältnis abyfr(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt beide aus dem RAM ausgelesen werden.
Schritt 1015: Die CPU teilt die wahre Basis-Kraftstoffeinspritzmenge N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt durch die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt, um den aktuellen Wert KFnow (den noch nicht gefilterten Basiskorrekturwert KFbf), der die Basis des Basiskorrekturwerts KF ist, gemäß der Formel zu berechnen, die in Schritt 1015 beschrieben ist und die der oben genannten Formel (15) gleich ist. Man beachte, dass die noch nicht korrigierte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Fbaseb(k-N) N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt aus dem RAM ausgelesen wird.
Schritt 1020: Die CPU liest den Basiskorrekturwert KF aus dem Backup-RAM aus, wobei der Basiskorrekturwert KF im Backup-RAM gespeichert und gleichzeitig mit der Antriebsregion, zu der der Antriebszustand des Motors 10 N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt gehört hat, in Beziehung (Entsprechung) gesetzt wird. Der ausgelesene Basiskorrekturwert KF ist der alte Basiskorrekturwert KFold.
Schritt 1025: Die CPU berechnet den neuen Basiskorrekturwert KF (den endgültigen Basiskorrekturwert KF) gemäß der einfachen Tiefpassfilterungsformel (KF = β·KFold + (1 + β)·KFnew), die in Schritt 1025 beschrieben ist. Hier ist β eine Konstante, die größer ist als 0 und kleiner ist als 1.
Schritt 1030: Die CPU merkt sich den Basiskorrekturwert KF, der in Schritt 1025 ermittelt worden ist, und speichert ihn in der Speicherregion des Backup-RAM, die der Antriebsregion entspricht, zu der der Antriebszustand des Motors 10 N Hübe vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt gehört hat. Auf diese Weise wird der Basiskorrekturwert KF aktualisiert und gespeichert.
Wenn der Wert des Flags XmainFB, das anzeigt, ob die Bedingung für die Rückkopplungsregelung erfüllt ist, „0” ist, trifft die CPU einerseits eine „Nein”-Bestimmung in Schritt 1005, um direkt zu Schritt 1095 fortzuschreiten, an dem die CPU die gegenwärtige Routine vorläufig beendet. In diesem Fall werden kein Aktualisierungsprozess und kein Merken- und Speicherprozess des Basiskorrekturwerts KF ausgeführt.
Man beachte, dass der Wert des Basiskorrekturwerts KFnew so wie er ist als der neue Basiskorrektorwert KF genommen werden kann. In diesem Fall kann Schritt 1020 weggelassen werden, und die Konstante β kann auf „0” gesetzt werden.
<Berechnung des Hilfs-Rückkopplungsbetrags>
Die CPU ist dafür ausgelegt, die Ausführung einer Routine, die von einem Ablaufschema in 11 dargestellt wird, jedes Mal zu wiederholen, wenn ein vorgegebener Zeitraum abläuft. Daher startet die CPU einen Prozess bei Schritt 1100 zu einem geeigneten Zeitpunkt und schreitet zu Schritt 1105 fort, um zu bestimmen, ob eine Bedingung für eine Hilfs-Rückkopplungsregelung erfüllt ist oder nicht. Die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung ist erfüllt, wenn bestimmt wird, dass die Bedingung für die Haupt-Rückkopplungsregelung erfüllt ist und der nachgelagerte Luftverhältnissensor 57 aktiviert worden ist.
Die Beschreibung wird unter der Annahme fortgesetzt, dass die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung erfüllt ist. In diesem Fall führt die CPU nacheinander Prozesse ab Schritt 1110 bis Schritt 1120 hintereinander aus, um zu Schritt 1125 fortzuschreiten.
Schritt 1110: Die CPU ermittelt den Ausgabeabweichungsbetrag DVoxs durch Subtrahieren des Ausgabewerts Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 zum gegenwärtigen Zeitpunkt von einem stromabwärts angezielten Wert Voxsref gemäß der Formel, die in Schritt 1110 beschrieben ist und bei der es sich um die oben genannte Formel (3) handelt.
Schritt 1115: Die CPU führt den Tiefpassfilterungsprozess mit Eigenschaften, die von der oben genannten Formel (4) dargestellt sind, am Ausgabeabweichungsbetrag DVoxs aus, um den tiefpassgefilterten Ausgabeabweichungsbetrag DVoxslow zu ermitteln.
Schritt 1120: Die CPU ermittelt den abgeleiteten Wert DDVoxslow des tiefpassgefilterten Ausgabeabweichungsbetrags DVoxslow auf Basis einer nachstehend beschriebenen Formel (17). In der Formel (17) ist DVoxslow ein „tiefpassgefilterter Ausgabeabweichungsbetrag DVoxslow, der in einem nachstehend beschriebenen Schritt 1150 gesetzt (aktualisiert) worden ist, als die gegenwärtige Routine das letzte Mal durchgeführt wurde. Außerdem ist Δt ein Zeitraum ab einem Zeitpunkt, zu dem die gegenwärtige Routine das letzte Mal durchgeführt wurde, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die gegenwärtige Routine aktuell durchgeführt wird. DDVoxslow = (DVoxslow – DVoxslowold)/Δt (17)
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1125 fort, um zu bestimmen, ob der Ausgabewert Voxs des Luftverhältnissensors 57 gleich oder größer ist als der vorgegebene stromabwärts angezielte Wert Voxsref. Im gegenwärtigen Beispiel ist der stromabwärts angezielte Wert Voxsref auf einen Wert (beispielsweise 0,7 V) gesetzt, der größer ist als der Wert Vst (beispielsweise 0,5 V), welcher dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht. Man beachte, dass der stromabwärts angezielte Wert Voxsref auf einen Wert gesetzt werden kann, der beispielsweise ausgehend vom Wert Vst, welcher dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht, allmählich größer wird, wenn die Ansaugluftmenge Ga größer wird. Der stromabwärts angezielte Wert Voxsref kann außer gemäß der Ansaugluftmenge Ga auch gemäß der Last des Motors 10, der Motordrehzahl NE, einer Temperatur eines vorgelagerten Katalysators 43, einer maximalen Sauerstoffspeichermenge Cmax und dergleichen geändert werden.
Wenn der Ausgabewert Voxs gleich oder größer ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref, schreitet die CPU dann zu Schritt 1130 fort, wo die CPU die Anpassungsverstärkung L auf eine „große Verstärkung Klarge” setzt. Wenn dagegen der Ausgabewert Voxs kleiner ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref, schreitet die CPU zu Schritt 1135 fort, wo die CPU die Anpassungsverstärkung K auf eine „kleine Verstärkung Ksmall setzt, die kleiner ist als die große Verstärkung Klarge”. Die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall wurden durch eine Routine ermittelt, die in 12 dargestellt ist und die später beschrieben wird.
Anschließend führt die CPU nacheinander Prozesse ab Schritt 1140 bis Schritt 1150 hintereinander aus, um zu Schritt 1160 fortzuschreiten.
Schritt 1140: Die CPU ermittelt einen Integralwert über die Zeit SDVoxslow gemäß einer Formel in Schritt 1140, bei der es sich um die Formel (5) handelt.
Schritt 1145: Die CPU ermittelt der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB gemäß einer Formel in Schritt 1145, bei der es sich um die Formel (6) handelt.
Schritt 1150: Die CPU speichert die tiefpassgefilterte Ausgabeabweichungsmenge DVoxslow, die im oben genannten Schritt 1110 erhalten wurde, im vorangehenden Wert DVoxslowold der tiefpassgefilterten Ausgabeabweichungsmenge DVoxslow.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1160 fort, um zu bestimmen, ob ein Lernintervall-Zeitraum Th ab einem vorangehenden Aktualisierungszeitpunkt für den Hilfs-FB-Lernwert KSFBg abgelaufen ist oder nicht. Wenn der Lernintervall-Zeitraum Th ab dem vorangehenden Aktualisierungszeitpunkt für den Hilfs-FB-Lernwert KSFBg noch nicht abgelaufen ist, trifft die CPU eine „Nein”-Bestimmung in Schritt 1160, um direkt zu Schritt 1195 fortzuschreiten, an dem die CPU die gegenwärtige Routine vorläufig beendet.
Wenn dagegen der Lernintervall-Zeitraum Tth ab dem vorherigen Aktualisierungszeitpunkt für den Hilfs-FB-Lernwert KSFBg abgelaufen ist, wenn die CPU den Prozess von Schritt 1160 durchführt, trifft die CPU eine „JA”-Bestimmung im Schritt 1160, um zu Schritt 1165 fortzuschreiten, an dem die CPU den Integralwert über die Zeit SDVoxslow als den Hilfs-FB-Lernwert KSFBg im Backup-RAM speichert. Auf diese Weise holt die CPU den „Integralwert über die Zeit SDVoxslow, der einer stetigen Komponente des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB entspricht” zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Zeitraum, der länger ist als der Aktualisierungszeitraum/das Aktualisierungsintervall des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB, abgelaufen ist, als Hilfs-FB-Lernwert KSFBg.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1170 fort, um eine Abweichungsmitte (einen gewichteten Durchschnittswert) Vc der früheren Werte des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gemäß einer nachstehenden Formel (8) zu aktualisieren. γ is größer als α und kleiner als 1. Vc(n) ist der Mittelwert Vc nach der Aktualisierung und Vc(n – 1) ist der Mittelwert Vc vor der Aktualisierung. Vc(n) = γ·Vc(n – 1) + (1 – γ)·KSFBg (18)
Wenn dagegen die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung zum Bestimmungszeitpunkt von Schritt 1105 nicht erfüllt ist, trifft die CPU eine „Nein”-Bestimmung in Schritt 1105, um zu Schritt 1175 fortzuschreiten, an dem die CPU ein „Produkt der integralen Verstärkung Ki und des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg” in den Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB einsetzt. Anschließend setzt die CPU in Schritt 1180 den Hilfs-FB-Lernwert KSFBg in den integralen Wert SDVxslow ein und schreitet zu Schritt 1195 fort, um die gegenwärtige Routine vorläufig zu beenden.
<Setzen einer Anpassungsverstärkung K>
Um „die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall”, die als Anpassungsverstärkung K verwendet werden, zu bestimmen, wiederholt die CPU die Ausführung einer Routine, die von einem Ablaufschema in 12 dargestellt wird, jedes Mal, wenn ein vorgegebener Zeitraum endet.
Zu einem geeigneten Zeitpunkt startet die CPU daher einen Prozess bei Schritt 1200 von 12 und schreitet zu Schritt 1205 fort, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf die Aktualisierung des Status gefolgt ist. Der Status wird durch Routinen aktualisiert, die in nachstehend beschriebenen 13 bis 16 dargestellt sind. Man beachte, dass die Aktualisierung des Status auch eine Initialisierung in Schritt 1330 beinhaltet, der in der nachstehend beschriebenen 13 dargestellt ist.
Wenn der gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf die Initialisierung des Status oder unmittelbar auf die Aktualisierung des Status gefolgt ist, trifft die CPU eine „Ja”-Bestimmung in Schritt 1205, um zu Schritt 1210 fortzuschreiten, bei dem die CPU die große Verstärkung Klarge auf Basis einer Tabelle MapKlarge(Cmax, status) und die kleine Verstärkung auf Basis einer Tabelle MapKsmall(Cmax, status) bestimmt.
Wie in Schritt 1210 von 12 beschrieben ist, wird gemäß der Tabelle MapKlarge(Cmax, status) in einem Fall, in dem die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax ein bestimmter definitiver Wert ist, die große Verstärkung Klarge auf solche Weise bestimmt, dass die große Verstärkung Klarge beim Status 0 größer ist als die große Verstärkung Klarge beim Status 1, und die große Verstärkung Klarge beim Status 1 größer ist als die große Verstärkung Klarge beim Status 2.
Ebenso wird gemäß der Tabelle MapKsmall(Cmax, status) in einem Fall, in dem die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax ein bestimmter definitiver Wert ist, die kleine Verstärkung Ksmall auf solche Weise bestimmt, dass die kleine Verstärkung Ksmall beim Status 0 größer ist als die kleine Verstärkung Ksmall beim Status 1, und die kleine Verstärkung Ksmall beim Status 1 größer ist als die kleine Verstärkung Ksmall beim Status 2.
Ferner werden gemäß der Tabelle MapKlarge(Cmax, status) und der Tabelle MapKsmall(Cmax, status), wenn der Wert für die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax gleich ist und der Wert für den Status gleich ist, die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall auf solche Weise bestimmt, dass die große Verstärkung Klarge immer größer ist als die kleine Verstärkung Ksmall. Außerdem werden die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall auf solche Weise bestimmt, dass die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall in jedem Status kleiner werden, wenn die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax größer wird.
Man beachte, dass die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax des vorgelagerten Katalysators 43 der maximale Wert der Sauerstoffmenge ist, die der vorgelagerte Katalysator speichern kann, und durch eine sogenannte aktive Luftverhältnisregelung ermittelt wird. Die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax wird kleiner, wenn die Funktionsminderung des Katalysators fortschreitet. Die aktive Luftverhältnisregelung ist eine bekannte Regelung, die beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeldung (Kokai) Nr. 5-133264 usw. beschrieben ist. Daher wird auf ihre ausführliche Beschreibung verzichtet. Die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax wird jedes Mal, wenn sie ermittelt wird, festgehalten und im Backup-RAM gespeichert.
Wenn die CPU den Prozess von Schritt 1205 ausführt, und wenn der gegenwärtige Zeitpunkt weder unmittelbar auf die Initialisierung des Status gefolgt ist noch unmittelbar auf die Aktualisierung des Status gefolgt ist, schreitet die CPU dagegen direkt vom Schritt 1205 zum Schritt 1295 fort, um die gegenwärtige Routine vorläufig zu beenden.
<Initialisierung des Status>
Nun wird ein Betrieb der CPU beschrieben, wenn die CPU den „Status” initialisiert, der den Grad des Lernprozesses darstellt, und dergleichen. Der Status N (N = 0, 1, 2) ist definiert wie oben beschrieben.
Um die Beschreibung einfach zu halten, wird im Folgenden angenommen, dass der gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf den Start des Verbrennungsmotors 10 gefolgt ist und dass eine Batterie für die Zufuhr von Leistung zur elektrischen Regelungseinheit 70” ausgetauscht worden ist. Die CPU ist so ausgelegt, dass sie nach dem Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors 10 jedes Mal, wenn ein vorgegebener Zeitraum endet, eine „Statusinitialisierungsroutine” ausführt wie von einem Ablaufschema in 13 dargestellt.
Wenn ein geeigneter Zeitpunkt nach dem Start des Verbrennungsmotors 10 kommt, startet die CPU somit einen Prozess ab dem Schritt 1300, um zum Schritt 1310 fortzuschreiten, bei dem die CPU bestimmt, ob der „gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf den Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors 10 gefolgt ist oder nicht”.
Gemäß der oben genannten Annahme ist der gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf den Start des Verbrennungsmotors 10 gefolgt. Daher trifft die CPU bei Schritt 1310 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1320 fortzuschreiten, bei dem die CPU bestimmt, ob die „Batterie für die Zufuhr von Leistung zur elektrischen Steuereinheit 70” ausgetauscht wurde oder nicht. Gemäß der oben genannten Annahme wurde die Batterie zuvor ausgetauscht. Daher trifft die CPU bei Schritt 1320 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1330 fortzuschreiten, bei dem die CPU den Status auf „0” setzt und aktualisiert. Jedes Mal, wenn der Wert des „Status” aktualisiert wird, wird der Wert festgehalten/im Backup-RAM gespeichert.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1340 fort, um den Zähler Cl zu löschen (den Zähler Cl auf „0” zu setzen), und führt die folgenden Prozesse bei Schritt 1345 aus.
Die CPU setzt „0 (einen Anfangswert, einen Voreinstellungswert)” in den „Hilfs-FB-Lernwert KSFBg, der im Backup-RAM gespeichert ist”.
Die CPU setzt „0 (einen Anfangswert, einen Voreinstellungswert)” in den Integralwert über die Zeit SDVoxslow.
Die CPU setzt „0 (einen Anfangswert, einen Voreinstellungswert)” in den Mittelwert Vc.
Die CPU setzt „0 (einen Anfangswert, einen Voreinstellungswert)” in den Bestimmungsbezugswert Vkijun.
Danach schreitet die CPU zu Schritt 1395 fort, um die gegenwärtige Routine vorläufig zu beenden.
Man beachte, dass die CPU, wenn die CPU zu Schritt 1320 fortschreitet und bestimmt, dass die Batterie nicht ausgetauscht worden ist, bei Schritt 1320 eine „Nein”-Bestimmung trifft, um zu Schritt 1350 fortzuschreiten, bei dem die CPU den Status, der im Backup-RAM gespeichert ist, ausliest. Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1355 fort, bei dem die CPU den „Mittelwert Vc, der bei Schritt 1170 von 11 berechnet worden ist” und den „Bestimmungsbezugswert Vkijun” aus dem Backup-RAM ausliest. Der Bestimmungsbezugswert Vkijun ist ein Bezugswert für einen Schwellenwert, der zum Feststellen des „Status” gesetzt wird, und wird beim Schritt 1540 von 15, der später beschrieben wird, aktualisiert.
Danach trifft die CPU bei Schritt 1310 eine „Nein”-Bestimmung, um direkt zu Schritt 1395 fortzuschreiten, um die gegenwärtige Routine vorläufig zu beenden.
<Bestimmung des Status, Teil 1 (Erste Statusbestimmung)>
Die CPU ist so konfiguriert, dass sie, um eine Statusbestimmung auszuführen, jedes Mal, wenn ein vorgegebener Zeitraum endet, eine „erste Statusbestimmungsroutine” durchführt, die von einem Ablaufschema in 14 dargestellt ist. Daher startet die CPU zu einem geeigneten Zeitpunkt bei Schritt 1400 von 14 einen Prozess, um zu Schritt 1410 fortzuschreiten, bei dem die CPU bestimmt, ob die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung erfüllt ist oder nicht.
Wenn die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung zu diesem Zeitpunkt nicht erfüllt ist, trifft die CPU bei Schritt 1410 eine „Nein”-Bestimmung, um zu Schritt 1420 fortzuschreiten. Anschließend setzt die CPU „0” in den Zähler Cl und schreitet dann direkt zu Schritt 1495 fort, um die gegenwärtige Routine vorläufig zu beenden. Man beachte, dass „0” durch eine nicht-dargestellte Anfangsroutine in den Zähler Cl gesetzt wird, wenn ein nicht-dargestellter Zündschlüsselschalter des Fahrzeugs, in dem der Motor 10 eingebaut ist, von einer AUS-Stellung in eine EIN-Stellung geändert wird.
Wenn die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung dagegen erfüllt ist, wenn die CPU zu Schritt 1410 fortschreitet, trifft die CPU bei Schritt 1410 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1430 fortzuschreiten, bei dem die CPU bestimmt, ob der gegenwärtige Zeitpunkt ein „Zeitpunkt ist, der unmittelbar auf die Aktualisierung des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gefolgt ist oder nicht” (ob der gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf die Ausführung von Schritt 1165 und Schritt 1170 von 11 gefolgt ist oder nicht).
Wenn der gegenwärtige Zeitpunkt zu dieser Zeit kein „Zeitpunkt ist, der unmittelbar auf die Aktualisierung des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gefolgt ist”, trifft die CPU bei Schritt 1430 eine „Nein”-Bestimmung, um direkt zu Schritt 1495 fortzuschreiten, bei dem die CPU die gegenwärtige Routine vorläufig beendet.
Wenn der gegenwärtige Zeitpunkt dagegen der „Zeitpunkt ist, der unmittelbar auf die Aktualisierung des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gefolgt ist”, wenn die CPU zu Schritt 1430 fortschreitet, trifft die CPU bei Schritt 1430 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1440 fortzuschreiten, bei dem die CPU bestimmt, ob der Status „0” ist oder nicht (ob der Status der Status 0 ist). Wenn der Status nicht „0” ist, trifft die CPU bei Schritt 1440 eine „Nein”-Bestimmung, um direkt zu Schritt 1495 fortzuschreiten, bei dem die CPU die gegenwärtige Routine vorläufig beendet.
Wenn dagegen der Status „0” ist, wenn die CPU zu Schritt 1440 fortschreitet, trifft die CPU bei Schritt 1140 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1450 fortzuschreiten, bei dem die CPU den Zähler Cl um „1” erhöht/inkrementiert. Danach schreitet die CPU zu Schritt 1460 fort, um zu bestimmen, ob der Zähler Cl gleich oder größer ist als ein Aktualisierungszahl-Schwellenwert Clth oder nicht. Wenn der Zähler Cl kleiner ist als der Aktualisierungszahl-Schwellenwert Clth, trifft die CPU bei Schritt 1460 eine „Nein”-Bestimmung, um direkt zu Schritt 1495 fortzuschreiten, bei dem die CPU die gegenwärtige Routine vorläufig beendet.
Wenn dagegen der Zähler Cl gleich oder größer ist als der Aktualisierungszahl-Schwellenwert Clth, wenn die CPU zu Schritt 1460 fortschreitet, trifft die CPU bei Schritt 1460 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1470 fortzuschreiten, bei dem die CPU den Status auf „1” setzt und aktualisiert (den Status auf den Status 1 setzt).
Auf diese Weise wird der Status in dem Fall, dass der Status „0” ist, in „1” geändert, wenn die Aktualisierungszahl des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gleich oder größer wird als der Aktualisierungszahl-Schwellenwert Clth. Der Grund dafür ist, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem die Aktualisierungszahl des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gleich oder größer wird als der Aktualisierungszahl-Schwellenwert Clth, bestimmt werden kann, dass der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg dem Konvergenzwert bis zu einem gewissen Grad nahe gekommen ist. Man beachte, dass Schritt 1420 weggelassen werden kann. Ferner kann „0” im Zähler Cl gesetzt werden, nachdem der Schritt 1470 ausgeführt worden ist. Ferner kann die Routine von 14 ganz weggelassen werden.
<Bestimmung des Status Teil 2 (Zweite Statusbestimmung)>
Die CPU ist so konfiguriert, dass sie, um die Statusbestimmung auszuführen, eine „zweite Statusbestimmungsroutine”, die von einem Ablaufschema in 15 dargestellt ist, jedes Mal nach Ende eines vorgegebenen Zeitraums durchführt. Es wird angenommen, dass der Status wegen des Austausches der „Batterie für die Zufuhr von Leistung zur elektrischen Regelungseinheit 70” vor dem Start des Motors 10 bei Schritt 1330 von 13 auf „0” gesetzt wird und dass der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg in Schritt 1345 auf „0” gesetzt wird. Ferner wird angenommen, dass der gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf das Starten des Motors 10 gefolgt ist.
Zu einem geeigneten Zeitpunkt startet die CPU einen Prozess bei Schritt 1500 von 15, um zu Schritt 1505 fortzuschreiten, bei dem die CPU bestimmt, ob die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung erfüllt ist oder nicht. Die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung ist unmittelbar nach dem Start des Motors 10 im Allgemeinen nicht erfüllt. Somit trifft die CPU bei Schritt 1505 eine „Nein”-Bestimmung, um zu Schritt 1550 fortzuschreiten, bei dem die CPU „0” in einen Zähler CL setzt. Man beachte, dass „0” durch die oben genannte Anfangsroutine in den Zähler CL gesetzt wird. Danach schreitet die CPU direkt zu 1495 fort, um die gegenwärtige Routine vorübergehend zu beenden.
Da die CPU in diesem Fall von Schritt 1105 zu Schritt 1175 von 11 fortschreitet, wird der Prozess bei Schritt 1165 nicht ausgeführt. Daher wird der Hilf-FB-Lernwert KSFBg bei „0” gehalten.
Wenn der Motor 10 danach fortgesetzt angetrieben wird, wird die Bedingung für die Hilfs-Rückkopplungsregelung erfüllt. Somit wird der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB von der in 11 dargestellten Routine aktualisiert. Da zu dieser Zeit die Initialisierung des Status bei Schritt 1330 von 11 (das Setzen des Status auf „0”) ausgeführt wird, wird die Anpassungsverstärkung K durch die in 12 dargestellte Routine entweder auf „die große Verstärkung Klarge oder die kleine Verstärkung Ksmall” gesetzt, wenn der Status „0” ist.
Wenn die CPU in solch einem Zustand zu Schritt 1505 fortschreitet, trifft die CPU bei Schritt 1505 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1510 fortzuschreiten. Bei Schritt 1510 stellt die CPU dann fest, ob der gegenwärtige Zeitpunkt der „Zeitpunkt ist, der unmittelbar auf die Aktualisierung des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gefolgt ist” oder nicht. Wenn der gegenwärtige Zeitpunkt nicht der „Zeitpunkt ist, der unmittelbar auf die Aktualisierung des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gefolgt ist”, trifft die CPU bei Schritt 1510 eine „Nein”-Bestimmung, um direkt zu Schritt 1595 fortzuschreiten, bei dem die CPU die gegenwärtige Routine vorläufig beendet.
Wenn der gegenwärtige Zeitpunkt der „Zeitpunkt ist, der unmittelbar auf die Aktualisierung des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg gefolgt ist”, trifft die CPU dagegen bei Schritt 1510 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1515 fortzuschreiten, bei dem die CPU den Zähler CL um „1” erhöht/inkrementiert. Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1520 fort, um einen maximalen Wert Vgmax und einen minimalen Wert Vgmin des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg (im gegenwärtigen Beispiel des Integralwerts über die Zeit SDVoxslow) zu aktualisieren. Der maximale Wert Vgmax und der minimale Wert Vgmin des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg sind ein maximaler Wert bzw. ein minimaler Wert des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg während eines Zeitraums (eines vorgegebenen Zeitraums zur Bestimmung eines Konvergenzgrads des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg), in dem der Zähler CL ausgehend von „0” den Schwellenwert CLth erreicht, der im nächsten Schritt 1525 verwendet wird.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1525 fort, um zu bestimmen, ob der Zähler CL gleich oder größer ist als der Schwellenwert CLth oder nicht. Wenn der Zähler CL kleiner ist als der Schwellenwert CLth, trifft die CPU bei Schritt 1525 eine „Nein”-Bestimmung, um direkt zu Schritt 1595 fortzuschreiten, bei dem die CPU die gegenwärtige Routine vorläufig beendet.
Danach wird der Prozess bei Schritt 1515 im Lauf der Zeit jedes Mal ausgeführt, wenn der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg aktualisiert wird (das heißt, jedes Mal wenn der Lernintervall-Zeitraum Tth endet). Somit erreicht der Zähler CL den Schwellenwert CLth. Wenn die CPU zu Schritt 1530 fortschreitet, trifft die CPU in diesem Fall eine „Ja”-Bestimmung bei Schritt 15, um zu Schritt 1530 fortzuschreiten, wo die CPU „0” in den Zähler CL setzt.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1535 fort, um eine in 16 dargestellte Routine auszuführen. Das heißt, die CPU startet einen Prozess ab Schritt 1600, um zum Schritt 1605 fortzuschreiten, wo die CPU bestimmt, ob der Status „0” ist oder nicht. Gemäß der oben genannten Annahme ist der Status „0”, und somit trifft die CPU bei Schritt 1605 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1610 fortzuschreiten, wo die CPU einen oberen Grenzwert Vgmaxth (einen Grenzwert auf der großen Seite) auf einen Wert (Vkiun + ΔV0) setzt, der durch Addieren eines „ersten Werts ΔV0, der ein vorgegebener positiver spezifischer Wert ist” zum Bestimmungsbestimmungswert Vkijun ermittelt wird. Ferner setzt die CPU einen unteren Grenzwert Vgminth (einen Schwellenwert auf der kleinen Seite) auf einen Wert (Vkijun – ΔV0), der durch Subtrahieren des „ersten Werts ΔV0” vom Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird. Man beachte, dass der Wert des Bestimmungsbezugswerts Vkijun zu diesem Zeitpunkt gleich „0” ist.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1615 fort, um zu bestimmen, ob der maximale Wert Vgmax, der in Schritt 1520 von 15 ermittelt worden ist, gleich oder größer ist als der obere Grenzwert Vgmaxth oder nicht, und ob der minimale Wert Vgmin, der bei Schritt 1520 von 15 ermittelt wird, gleich oder größer ist als der untere Grenzwert Vgminth oder nicht. Das heißt, die CPU stellt fest, ob der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg während eines Zustandsbestimmungszeitraums (eines vorgegebenen Zeitraums, in dem der Zähler CL ausgehend von 0 den Schwellenwert CLth erreicht) innerhalb einer Breite eines Schwellenwerts liegt, die vom unteren Grenzwert Vgminth und vom oberen Schwellenwert Vgmaxth definiert wird.
Nun wird gemäß der oben genannten Annahme der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg bei Schritt 1345 von 13 auf „0” gesetzt, da die Batterie vor dem Starten des Motors ausgetauscht worden ist. In diesem Fall ist ein Unterschied zwischen dem Hilfs-FB-Lernwert KSFBg und dem Konvergenzwert SDVoxsfinal im Allgemeinen groß, und die Änderungsgeschwindigkeit des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB und des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg ist daher groß. Somit ist der maximale Wert Vgmax größer als der obere Grenzwert Vgmaxth, oder der minimale Wert Vgmin ist kleiner als der untere Grenzwert Vgminth.
Infolgedessen trifft die CPU bei Schritt 1615 eine „Nein”-Bestimmung, um über Schritt 1695 zum Schritt 1540 von 15 fortzuschreiten, bei dem die CPU den Mittelwert Vc in den Bestimmungsbezugswert Vkijun setzt. Der Mittelwert Vc wird bei Schritt 1170 von 11 berechnet. Somit setzt die CPU zu einem Ausführungszeitpunkt, zu dem die Statusbestimmung bei Schritt 1535 ausgeführt wird, einen „gewichteten Durchschnitt des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg (den Mittelwert Vc, der ein Wert ist, der einer Verzögerung erster Ordnung des Werts KSFBg entspricht) während eines Zeitraums ab einem Zeitpunkt des Zustandsbestimmungszeitraums (des Zeitraums, in dem der Zähler CL ausgehend von 0 den Schwellenwert Cth erreicht) vor dem Ausführungszeitpunkt bis zu dem Ausführungszeitpunkt” in den „Bestimmungsbezugswert Vkijun”. Danach schreitet die CPU zu Schritt 1595 fort, um die gegenwärtige Routine vorläufig zu beenden. Infolgedessen wird der Status bei „0” gehalten.
Da der Status „0” ist, werden die Anpassungsverstärkungen (die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall) in diesem Zustand auf die größeren Werte gesetzt (siehe Schritt 1210 von 12 und die Schritte 1125 bis 1135 von 11). Somit wird (ein (absoluter Wert) eines einmaligen Aktualisierungsbetrags K·DVox des Integralwerts über die Zeit SDVox auf einen großen Wert gesetzt. Das heißt, der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB und der Integralwert über die Zeit SDVoxs (d. h. der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) werden unter Verwendung der großen Anpassungsverstärkung K schnell geändert. Somit konvergiert der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg (der Integralwert über die Zeit SDVoxs) mit einer hohen Änderungsgeschwindigkeit (Rate) von „0 (dem Anfangswert, dem Voreinstellungswert)” zum Konvergenzwert SDVoxsfinal.
Wenn dieser Zustand anhält, nähert sich der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg dem Konvergenzwert SDVoxsfinal und ändert sich relativ langsam in der Nähe des Konvergenzwerts SDVoxsfinal. Infolgedessen wird der maximale Wert Vgmax gleich oder größer als der „obere Grenzwert Vgmaxth, der bei Schritt 1610 berechnet wird”, und der minimale Wert Vgmin wird gleich oder kleiner als der „untere Grenzwert Vgminth, der bei Schritt 1610 berechnet wird”. Wenn die CPU in diesem Zustand zu Schritt 1615 fortschreitet, trifft die CPU bei Schritt 1615 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1620 fortzuschreiten, bei dem die CPU „1” in den Status setzt. Danach schreitet die CPU über Schritt 1695 zu Schritt 1540 von 15 fort.
Man beachte, dass auch dann, wenn die Bedingung bei Schritt 1615 nicht erfüllt ist, während der Status „0” ist, der Status bei Schritt 1470 in „1” geändert wird, solange die oben genannte Bedingung bei Schritt 1460 von 14 (die Bedingung, dass der Zähler Cl gleich oder größer wird als der Aktualisierungszahl-Schwellenwert Clth) erfüllt ist.
Auf diese Weise bestimmt die CPU die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall auf Basis „der Tabelle MapKlarg(Cmax, status) bzw. der Tabelle MapKsmall(Cmax, status), die mit dem Staus 1 in Beziehung stehen, wenn die CPU in einem Zustand, in dem der Status auf „1” gesetzt oder aktualisiert ist, zu Schritt 1210 von 12 fortschreitet.
Infolgedessen werden die Anpassungsverstärkungen K (die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall), die auf die großen Werte gesetzt worden sind, auf die mittleren Werte gesetzt und geändert, und somit wird der einmalige Aktualisierungsbetrag K DVoxs des Integralwerts über die Zeit SDVoxs (deren absoluter Wert) auf einen mittleren Wert gesetzt. Infolgedessen wird der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg (der Integralwert über die Zeit SDVoxs) ferner mit einer mittleren Geschwindigkeit (Rate) ausgehend von dem Wert, der relativ nahe am Konvergenzwert SDVoxsfinal liegt, dem Konvergenzwert SDVoxsfinal angenähert und konvergiert.
Wenn die CPU nach diesem Zeitpunkt über Schritt 1535 von 15 zu Schritt 1605 von 16 fortschreitet, ist der Status auf „1” gesetzt, und daher trifft die CPU bei Schritt 1605 eine „Nein”-Bestimmung. Dann schreitet die CPU zu Schritt 1630 fort, wo die CPU bestimmt, ob der Status „1” ist oder nicht. In diesem Fall trifft die CPU bei Schritt 1630 eine „Ja”-Bestimmung und schreitet zu Schritt 1635 fort, bei dem die CPU einen Wert (Vkijun + ΔV1), der durch Addieren eines „zweiten Werts ΔV1 (ΔV1 > 0), der kleiner ist als der erste Wert ΔV0” zum Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den oberen Wert Vgmaxth setzt. Ferner setzt die CPU einen Wert (Vkijun – ΔV1), der durch Subtrahieren des „zweiten Werts ΔV1” vom Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den unteren Wert Vgminth. Man beachte, dass der zweite Wert ΔV1 auch als ein spezifischer Wert bezeichnet wird.
Anschließend schreitet die CPU zu Schritt 1640 fort, um zu bestimmen, ob der maximale Wert Vgmax, der bei Schritt 1520 von 15 ermittelt wird, gleich oder kleiner ist als der obere Grenzwert Vgmaxth oder nicht, und ob der minimale Wert Vgmin, der bei Schritt 1520 von 15 ermittelt wird, gleich oder größer ist als der untere Grenzwert Vgminth.
Wenn sich der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg zu dieser Zeit dem Konvergenzwert SDVoxsfinal nähert, ist der maximale Wert Vgmax gleich oder kleiner als der „obere Grenzwert Vgmaxth”, und der minimale Wert Vgmin ist gleich oder größer als der „untere Grenzwert Vgminth”. In diesem Fall trifft die CPU bei Schritt 1640 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1645 fortzuschreiten, wo die CPU „2” in den Status setzt. Danach schreitet die CPU über Schritt 1695 zu Schritt 1540 von 15 fort.
Auf diese Weise bestimmt die CPU die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall auf Basis „der Tabelle MapKlarg(Cmax, status) bzw. der Tabelle MapKsmall(Cmax, status), die mit dem Status 2 in Beziehung stehen, wenn die CPU in einem Zustand, wo der Status auf „2” gesetzt oder aktualisiert ist, zu Schritt 1220 fortschreitet.
Infolgedessen werden die Anpassungsverstärkungen K (die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall), die auf die mittleren Werte gesetzt worden sind, auf die kleinen Werte gesetzt und geändert, und somit wird der einmalige Aktualisierungsbetrag K·DVoxs des Integralwerts über die Zeit SDVoxs (dessen absoluter Wert) noch mehr verkleinert (gesenkt).
Wenn der Status von „1” in „2” geändert wird, wird daher die Änderungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg (des Integralwerts über die Zeit SDVoxs) kleiner als wenn der Status „1” wäre. In diesem Stadium liegt der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg (der Integralwert über die Zeit SDVoxs) ausreichend nahe am Konvergenzwert SDVoxsfinal. Daher wird der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg (der Integralwert über die Zeit SDVoxs) stabil auf einem Wert in der Nähe des Konvergenzwerts SDVoxsfinal gehalten/festgehalten, auch wenn es zu einer Störung von außen kommt.
Wenn die CPU andererseits zu diesem Zeitpunkt über Schritt 1535 von 15 zu Schritt 1605 von 16 fortschreitet, ist der Status „2”, und daher trifft die CPU bei Schritt 1605 eine „Nein”-Bestimmung, und die CPU trifft bei Schritt 1630 ebenfalls eine „Nein-Bestimmung”, um zu Schritt 1655 fortzuschreiten.
Bei Schritt 1655 setzt die CPU einen Wert (Vkijun + ΔV2), der durch Addieren eines „dritten Werts ΔV2 (ΔV2 > 0), der kleiner ist als der zweite Wert ΔV1” zum Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den oberen Wert Vgmaxth. Ferner setzt die CPU einen Wert (Vkijun – ΔV2), der durch Subtrahieren des „dritten Werts ΔV2” vom Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den unteren Wert Vgminth. Man beachte, dass der dritte Wert Δ2 auch als spezifischer Wert bezeichnet wird.
Nun schreitet die CPU zu Schritt 1660 fort, um zu bestimmen, ob der maximale Wert Vgmax, der bei Schritt 1520 von 15 ermittelt wird, gleich oder kleiner ist als der obere Grenzwert Vgmaxth oder nicht, und ob der minimale Wert Vgmin, der bei Schritt 1520 von 15 ermittelt wird, gleich oder größer ist als der untere Grenzwert Vgminth.
Wenn der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg zu dieser Zeit stabil in der Nähe des Konvergenzwerts SDVoxsfinal liegt, ist der maximale Wert Vgmax gleich oder kleiner als der „obere Grenzwert Vgmaxth”, und der minimale Wert Vgmin ist gleich oder größer als der „untere Grenzwert Vgminth”. In diesem Fall trifft die CPU bei Schritt 1660 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1695 fortzuschreiten.
Wenn nun aus irgendwelchen Gründen (beispielsweise der Störung von außen, wie einer Änderung der Fehlzündungsrate oder dergleichen, die das Luftverhältnis stark durcheinander bringt) der maximale Wert Vgmax größer wird als der „obere Grenzwert Vgmaxth, der gleich (Vkijun + ΔV2)” ist, oder wenn der minimale Wert Vgmin kleiner wird als der „untere Grenzwert Vgminth, der gleich (Vkijun – ΔV2) ist”, trifft die CPU bei Schritt 1660 eine „Nein”-Bestimmung, um zu Schritt 1665 fortzuschreiten, bei dem die CPU „1” in den Status setzt. Infolgedessen nehmen die große Verstärkung Klarge und die kleine Verstärkung Ksmall mittlere Werte an, so dass die Aktualisierungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg erhöht ist.
In einem Zustand, wo „1” in den Status eingesetzt ist, trifft die CPU, wenn der maximale Wert Vgmax größer wird als der „obere Grenzwert Vgmaxth, der gleich (Vkijun + ΔV1) ist” oder der minimale Wert Vgmin kleiner wird als der „untere Grenzwert Vgminth, der gleich „Vkijun – ΔV1) ist”, ferner eine „Nein”-Bestimmung bei Schritt 1640, um zu Schritt 1659 fortzuschreiten, bei dem die CPU „0” in den Status einsetzt. Infolgedessen nehmen die große Verstärkung Klarge und die kleiner Verstärkung Ksmall große Werte an, so dass die Aktualisierungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg noch höher wird.
Wie oben beschrieben, ist die erste Regelungseinheit die Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor, die aufweist:
einen Korrekturmengen-Berechnungsabschnitt (Schritt 1105 bis Schritt 1150 der Routine von 11), der so ausgelegt ist, dass er einen Integralwert über die Zeit SDVoxslow durch Summieren von Werten, die jeweils durch Multiplizieren einer Abweichung DVoxslow zwischen einem Ausgabewert Voxs eines nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 und einem vorgegebenen stromabwärts angezielten Wert Voxsref mit einer vorgegebenen Anpassungsverstärkung K ermittelt werden, berechnet; um auf Basis des „berechneten Integralwerts über die Zeit SDVoxslow” einen „integralen Term Ki·SDVoxslow zu berechnen, der in einem Korrekturbetrag (einem Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB) enthalten ist, um eine Menge eines Kraftstoffs, der aus einem Kraftstoffeinspritzventil 33 eingespritzt wird, einer Rückkopplungskorrektur zu unterziehen, damit der Ausgangswert Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 mit dem stromabwärts angezielten Luftverhältnis Voxsref übereinstimmt; und um den Korrekturbetrag (den Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB) auf der Basis des integralen Terms Ki·SDVoxslow für einen Zeitraum, in dem eine Bedingung für eine vorgegebene nachgelagerte Rückkopplung (eine Bedingung für eine Hilfs-Rückkopplungsregelung) erfüllt ist, zu berechnen (siehe die „Ja”-Bestimmung von 11);
einen Lernabschnitt (Schritt 1160 und Schritt 1165 von 11), der dafür ausgelegt ist, als Lernwert (Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) einen Wert (d. h. einen Integralwert über die Zeit SDVoxslow), der für den berechneten integralen Term Ki·SDVoxslow relevant (mit diesem korreliert) ist, zu ermitteln; und
einen Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsabschnitt (Schritt 870 von 8), der dafür ausgelegt ist, eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) (insbesondere Schritt 820 der Routine von 8) auf Basis von zumindest dem Korrekturbetrag (dem Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB) zu berechnen, wenn die Bedingung für die nachgelagerte Rückkopplung erfüllt ist, und die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) (insbesondere Schritt 820 von der Routine von 8, Schritt 1175 von 11) auf Basis von zumindest dem Lernwert (dem Hilfs-FB-Lernwert kSFBg) zu berechnen, wenn die Bedingung für die nachgelagerte Rückkopplung nicht erfüllt ist, und um zu bewirken, dass das Kraftstoffeinspritzventil 33 den Kraftstoff in der berechneten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) einspritzt.
Ferner ist der Lernabschnitt so ausgelegt, dass er bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist (d. h. dass ein Konvergenzgrad des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg verbessert ist), wenn der Lernwert (der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) über einen vorgegebenen Zeitraum zwischen einem oberen Grenzwert Vgmaxth und einem unteren Grenzwert Vgminth liegt, wobei der obere Grenzwert ein Wert ist, der durch Addieren eines positiven spezifischen Werts (eines ersten Werts ΔV0, eines zweiten Werts ΔV1 und eines dritten Werts ΔV2) zu einem Bestimmungsbezugswert (einem Bestimmungsbezugswert Vkijun, siehe Schritt 1170 von 11, Schritt 1540 von 15), bei dem es sich um einen Variationsmittelpunkt von früheren Werten des Lernwerts handelt, der auf Basis der früheren Werte des Lernwerts berechnet wird, ermittelt wird, und der untere Grenzwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren des spezifischen Werts vom Bestimmungsbezugswert ermittelt wird (siehe Schritte 1515 bis 1535 von 15 und beispielsweise Schritt 1640, Schritt 1660 und Schritt 1615 der Routine von 16).
Außerdem ist der Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt so ausgelegt, dass er für einen Fall, wo der Lernwert größer wird und für einen Fall, wo der Lernwert kleiner wird, jeweils unterschiedliche Werte in die Anpassungsverstärkung K setzt, und zwar auf solche Weise, dass ein absoluter Wert eines Unterschieds zwischen einer Größe einer Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts (des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg) und einer Größe einer Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts (des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg) (eine Größe eines Unterschieds zwischen dV1 und dV2 von 4) kleiner wird (siehe Schritt 1210 von 12 und Schritt 1125 bis Schritt 1135 von 11).
Gemäß dieser Gestaltung wird bewirkt, dass die „Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts in einem Mager-Bestimmungszeitraum (in einem Fall, wo der Ausgabewert Voxs kleiner ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref)” sich der „Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts in einem Fett-Bestimmungszeitraum (in einem Fall, wo der Ausgabewert Voxs größer ist als der stromabwärts angezielte Wert Voxsref)” nähert. Wenn der Hilfs-Lernwert KSFBg konvergiert ist, liegt der Hilfs-Lernwert KSFBg stabil „zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem unteren Grenzwert Vgminth”. Infolgedessen kann mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, dass der Hilfs-Lernwert KSFBg konvergiert ist.
Da es nicht nötig ist, einen übermäßig großen Wert in den spezifischen Wert (den ersten Wert ΔV0, den zweiten Wert ΔV1 und den dritten Wert ΔV2 zur Bestimmung des oberen Grenzwerts Vgmaxth und des unteren Grenzwerts Vgminth) zu setzen, kann der Konvergenzgrad des Hilfs-Lernwerts KSFBg mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
<Zweite Ausführungsform>
Eine Regelungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden auch als „zweite Regelungseinheit” bezeichnet) wird nun beschrieben. Die zweite Regelungseinheit unterscheidet sich von der ersten Regelungseinheit nur in den zwei folgenden Punkten.
Der erste Unterscheidungspunkt der zweiten Regelungseinheit besteht darin, dass eine Anpassungsverstärkung K, die die Größe der Änderungsgeschwindigkeit bestimmt, wenn der Hilfs-Lernwert KSFBg (der Integralwert über die Zeit SDVoxslow) größer wird, auf einen Wert gesetzt wird, der der Anpassungsverstärkung K gleich ist, welche die Größe der Änderungsgeschwindigkeit bestimmt, wenn der Hilfs-Lernwert KSFBg (der Integralwert über die Zeit SDVslow) kleiner wird.
Der zweite Unterscheidungspunkt der zweiten Regelungseinheit besteht darin, dass, wie in 17 dargestellt ist, ein spezifischer Wert, der den oberen Grenzwert Vgmaxth bestimmt (ein erster spezifischer Wert, der eine Größe eines Unterschieds zwischen dem Bestimmungsbezugswert Vkijun und dem oberen Grenzwert Vgmaxth darstellt) auf einen Wert gesetzt wird, der sich von einem spezifischen Wert unterscheidet, der den unteren Grenzwert Vgminth bestimmt (einem zweiten spezifischen Wert, der eine Größe eines Unterschieds zwischen dem Bestimmungsbezugswert Vkijun und dem unteren Grenzwert Vgminth darstellt).
Man beachte, dass in der zweiten Regelungseinheit der erste spezifische Wert und der zweite spezifische Wert auf solche Weise gesetzt werden, dass der erste spezifische Wert größer ist als der zweite spezifische Wert. Anders ausgedrückt ist ein Unterschied (der erste spezifische Wert) zwischen einem Grenzwert (dem oberen Wert Vgmaxth) auf der Seite, wo die Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg groß ist, und dem Bestimmungswert Vkijun größer als ein Unterschied (der zweite spezifische Wert) zwischen einem Grenzwert (dem unteren Grenzwert Vgminth) auf der Seite, wo die Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg klein ist, und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun.
Genauer ist in 17 der erste spezifische Wert (ΔV0large) im Falle des Staus 0 größer als der zweite spezifische Wert (Δ0small) im Falle des Status 0. Der erste spezifische Wert ΔV1large) im Falle des Status 1 ist größer als der zweite spezifische Wert (ΔV1small) im Falle des Status 1. Ferner ist der erste spezifische Wert (ΔV2large) im Falle des Status 2 größer als der zweite spezifische Wert (ΔV2small) im Falle des Status 2. Man beachte, dass der erste spezifische Wert kleiner wird, wenn der Wert des Status größer wird (das heißt, ΔV0large > ΔV1large > ΔV2large), und dass der zweite spezifische Wert kleiner wird, wenn der Wert des Status größer wird (das heißt, ΔV0small > ΔV1small > ΔV2small).
(Eigentlicher Betrieb)
Nun wird ein eigentlicher Betrieb der zweiten Regelungseinheit beschrieben. Eine CPU der zweiten Regelungseinheit führt die in 8 bis 10, 13 bis 15 und 18 bis 20 dargestellten Routinen aus. 18 und 19 sind Routinen, die die Routinen in 11 bzw. 12 ersetzen. 20 ist eine Routine, die die von 16 ersetzt. Die in 8 bis 10 und 13 bis 15 dargestellten Routinen sind bereits beschrieben worden. Daher werden nachstehend die Routinen beschrieben, die in 18 bis 20 dargestellt sind. Man beachte, dass jeder in 18 bis 20 dargestellte Schritt, bei dem der gleiche Prozess in einem jeweiligen Schritt ausgeführt wird, der bereits beschrieben worden ist, mit der gleichen Nummer/dem gleichen Bezugszeichen versehen ist wie einer der in einem solchen Schritt angegeben wurde.
Um der Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB und den Hilfs-FB-Lernwert KSFBg zu berechnen, wiederholt die CPU der zweiten Regelungseinheit die Ausführung einer in 18 dargestellten Routine jedes Mal, wenn ein vorgegebener Zeitraum endet. Die Routine von 18 unterscheidet sich von der in 11 dargestellten Routine nur dadurch, dass Schritt 1125 bis Schritt 1135 von 11 durch Schritt 1810 ersetzt sind. Daher wird nachstehen nur dieser Unterscheidungspunkt beschrieben.
Die CPU schreitet zu Schritt 1810 fort, um eine Anpassungsverstärkung K auszulesen. Die Anpassungsverstärkung K wurde von der in 19 dargestellten Routine bestimmt, die später beschrieben wird.
Die CPU wiederholt die Ausführung der Routine, die von einem Ablaufschema in 19 dargestellt wird, jedes Mal, wenn ein vorgegebener Zeitraum endet, um den Anpassungsbetrag K zu berechnen. Die Routine von 19 unterscheidet sich von der Routine von 12 nur darin, dass der Schritt 1210 der Routine von 12 durch einen Schritt 1910 ersetzt ist. Daher wird nachstehend nur dieser Unterscheidungspunkt beschrieben.
Wenn der gegenwärtige Zeitpunkt unmittelbar auf die Initialisierung des Status oder unmittelbar auf die Aktualisierung des Status gefolgt ist, trifft die CPU bei Schritt 1205 eine „Ja”-Bestimmung, um zu Schritt 1910 fortzuschreiten, bei dem die CPU die Anpassungsverstärkung K gemäß einer Tabelle MapK(Cmax, status) bestimmt.
Wie in Schritt 1910 von 19 beschrieben ist, wird gemäß der Tabelle MapK(Cmax, status) in einem Fall, in dem die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax ein bestimmter Wert ist, die Anpassungsverstärkung K auf solche Weise bestimmt, dass die Anpassungsverstärkung K beim Status 0 größer ist als die Anpassungsverstärkung K beim Status 1, und die Anpassungsverstärkung K beim Status 1 größer ist als die Anpassungsverstärkung beim Status 2. Ferner wird gemäß der Tabelle MapK(Cmax, status) die Anpassungsverstärkung K auf solche Weise bestimmt, dass die Anpassungsverstärkung K in jedem Status kleiner wird, wenn die maximale Sauerstoffspeichermenge Cmax größer wird.
Die CPU ist ferner so ausgelegt, dass sie die in 20 dargestellte Routine ausführt, wenn die CPU zu Schritt 1535 von 15 fortschreitet. Die Routine von 20 unterscheidet sich von der in 16 dargestellten Routine nur darin, dass Schritt 1610, Schritt 1635 und Schritt 1655 der Routine von 16 durch Schritt 2010, Schritt 2035 bzw. Schritt 2055 ersetzt sind. Daher wird nachstehend nur dieser Unterscheidungspunkt beschrieben.
Wenn der Status „0” ist, schreitet die CPU zu Schritt 2010 fort, um einen Wert (Vkijun + ΔV0large), der durch Addieren eines „positiven vorgegebenen Werts ΔV0large” zum Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den oberen Grenzwert Vgmaxth (einen Schwellenwert auf der großen Seite) zu setzen. Ferner setzt die CPU einen Wert (Vkijun – ΔV0small), der durch Subtrahieren eines „positiven vorgegebenen Werts ΔV0small” vom Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den unteren Grenzwert Vgminth (einen Schwellenwert auf der kleinen Seite) ein. Der vorgegebene Wert ΔV0large ist größer als der vorgegebene Wert ΔV0small.
Wie in 17 dargestellt ist, wird infolgedessen der Unterschied (ΔV0large) zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun größer als der Unterschied (ΔV0small) zwischen dem unteren Grenzwert Vgminth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun.
Wenn der Status „1” ist, schreitet die CPU zu Schritt 2035 fort, um einen Wert (Vkijun + ΔV1large), der durch Addieren eines „positiven vorgegebenen Werts ΔV1large” zum Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den oberen Grenzwert Vgmaxth (den Schwellenwert auf der großen Seite) zu setzen. Ferner setzt die CPU einen Wert (Vkijun – ΔV1small), der durch Subtrahieren eines (positiven vorgegebenen Werts ΔV1small” vom Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den unteren Grenzwert Vgminth (den Schwellenwert auf der kleinen Seite) ein. Der vorgegebene Wert ΔV1large ist größer als der vorgegebene Wert ΔV1small.
Infolgedessen wird, wie in 17 dargestellt ist, der Unterschied (ΔV1large) zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun größer als der Unterschied (ΔV1small) zwischen dem unteren Grenzwert Vgminth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun.
Wenn der Status „2” ist, schreitet die CPU zu Schritt 2055 fort, um einen Wert (Vkijun + ΔV2large), der durch Addieren eines „positiven vorgegebenen Werts ΔV2large” zum Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den oberen Grenzwert Vgmaxth (den Schwellenwert auf der großen Seite) einzusetzen. Ferner setzt die CPU einen Wert (Vkijun – ΔV2small), der durch Subtrahieren eines „positiven vorgegebenen Werts ΔV2small” vom Bestimmungsbezugswert Vkijun ermittelt wird, in den unteren Grenzwert Vgminth (den Schwellenwert auf der kleinen Seite) ein. Der vorgegebene Wert ΔV2large ist größer als der vorgegebene Wert ΔV2small.
Infolgedessen wird, wie in 17 dargestellt ist, der Unterschied (ΔV2large) zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun größer als der Unterschied (ΔV2small) zwischen dem unteren Grenzwert Vgminth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun.
Man beachte, dass der vorgegebene Wert ΔV0large größer ist als der vorgegebene Wert ΔV1large, und dass der vorgegebene Wert ΔV1large größer ist als der vorgegebene Wert ΔV2large. Der vorgegebene Wert ΔV0large, der vorgegebene Wert ΔV1large und der vorgegebene Wert ΔV2large werden mit dem Oberbegriff „erste spezifische Werte” bezeichnet. Ferner ist der vorgegebene Wert ΔV0small größer als der vorgegebene Wert ΔV1small, und der vorgegebene Wert ΔV1small ist größer als der vorgegebene Wert ΔV2small. Der vorgegebene Wert ΔV0small der vorgegebene Wert ΔV1small und der vorgegebene Wert ΔV2smal werden mit den Oberbegriff „zweite spezifische Werte” bezeichnet.
Wie oben beschrieben, weist die zweite Steuereinheit auf:
einen Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt (Schritt 1105 bis Schritt 1150 der Routine von 11), der so ausgelegt ist, dass er einen Integralwert über die Zeit SDVoxslow durch Summieren von Werten berechnet, die jeweils durch Multiplizieren einer Abweichung DVoxslow zwischen einem Ausgabewert Voxs eines nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 und einem vorgegebenen stromabwärts angezielten Wert Voxsref mit einer vorgegebenen Anpassungsverstärkung K ermittelt werden; um auf Basis des „berechneten Integralwerts über die Zeit SDVoxslow” einen „integralen Term Ki·SDVoxslow” zu berechnen, der in einem Korrekturbetrag (einem Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB) enthalten ist, um eine Rückkopplungskorrektur an einer Kraftstoffmenge durchzuführen, die von einem Kraftstoffeinspritzventil 33 eingespritzt wird, um zu bewirken, dass der Ausgabewert Voxs des nachgelagerten Luftverhältnissensors 57 mit dem stromabwärts angezielten Luftverhältnis Voxsref übereinstimmt; und um den Korrekturbetrag (den Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB) auf Basis des integralen Terms Ki·SDVoxslow zu berechnen;
einen Lernabschnitt (Schritt 1160 und Schritt 1165 von 11), der so ausgelegt ist, dass er als Lernwert (als Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) einen Wert (d. h. einen Integralwert über die Zeit SDVoxslow) berechnet, der für den errechneten integralen Wert Ki·SDVoxslow relevant ist (damit korreliert ist); und
einen Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsabschnitt (Schritt 870 von 6), der so ausgelegt ist, dass er eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) (insbesondere Schritt 820 der Routine von 8) auf Basis von zumindest dem Korrekturbetrag (dem Hilfs-Rückkopplungsbetrag KSFB) berechnet, wenn die Bedingung für die stromabwärts durchgeführte Rückkopplung erfüllt ist, und die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) (insbesondere Schritt 820 der Routine von 8, Schritt 1175 von 11) auf Basis von zumindest dem Lernwert (dem Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) berechnet, wenn die Bedingung für die stromabwärts durchgeführte Rückkopplung nicht erfüllt ist, und dass er das Kraftstoffeinspritzventil 33 veranlasst, den Kraftstoff in der berechneten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Fi(k) einzuspritzen.
Ferner ist der Lernabschnitt in der zweiten Regelungseinheit so ausgelegt, dass er bestimmt, dass der Lernwert (der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) konvergiert ist (d. h. dass ein Konvergenzgrad des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg verbessert ist), wenn der Lernwert (der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) über einem vorgegebenen Zeitraum zwischen einem oberen Grenzwert Vgmaxth und einem unteren Grenzwert Vgminth liegt, wobei der obere Grenzwert ein Wert ist, der durch Addieren eines positiven ersten spezifischen Werts (z. B. ΔV1large) zu einem Bestimmungsbezugswert ermittelt wird, der auf Basis der früheren Werte des Lernwerts berechnet wird, und wobei der untere Lernwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren eines positiven zweiten spezifischen Werts (z. B. ΔV1small) vom Bestimmungsbezugswert ermittelt wird (siehe beispielsweise Schritt 2036 und Schritt 1640 von 20).
Wenn eine Größe einer Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts größer ist als eine Größe einer Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts (die gegenwärtige Ausführungsform entspricht diesem Fall), setzt der Lernwert außerdem den ersten spezifischen Wert auf einen Wert, der größer ist als der zweite spezifische Wert. Wenn alternativ eine Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts größer ist als eine Größe der Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts (wenn beispielsweise der stromabwärts angezielte Wert Voxsref auf einen „Wert, der kleiner ist als der Wert Vst, der dem stöchiometrischen Luftverhältnis entspricht” gesetzt ist, setzt der Lernabschnitt den zweiten spezifischen Wert auf einen Wert, der größer ist als der erste spezifische Wert.
Das heißt, in Bezug auf den oberen Grenzwert Vgmaxth und dem unteren Grenzwert Vgminth ist ein „Schwellenwert auf der Seite, wo die Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts (des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg) größer ist (in der gegenwärtigen Ausführungsform der obere Grenzwert Vgmaxth) ein Wert, der stärker vom Bestimmungswert Vkijun abweicht als ein „Schwellenwert auf der Seite, wo die Größe der Änderungsgeschwindigkeit des Lernwerts kleiner ist (in der gegenwärtigen Ausführungsform der untere Grenzwert Vgminth)”. Wenn der Lernwert (der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg) konvergiert ist, liegt somit der Lernwert „zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem unteren Grenzwert Vgminth”, auch wenn die die Größe der Zunahmegeschwindigkeit und die Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts sich voneinander unterscheiden. Infolgedessen kann mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, dass der Lernwert konvergiert ist.
Wie oben beschrieben, kann die Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsvorrichtung gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit hoher Genauigkeit den Konvergenzgrad des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg bestimmen, so dass die Aktualisierungs-(Änderungs-)Geschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg auf einen geeigneten Wert eingestellt werden kann. Daher kann bewirkt werden, dass der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg sich schnell dem geeigneten Wert (dem Wert, zu dem der FB-Lernwert KSFBg konvergiert) nähert, und außerdem kann der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg stabil in der Nähe des geeigneten Werts gehalten werden.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Modifikationen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung übernommen werden können. Beispielsweise kann die Hilfs-Rückkopplungsregelung eine bekannte Konfiguration sein, wo der Ausgabewert Vabyfs des vorgelagerten Luftverhältnissensors 56 durch den Hilfs-Rückkopplungsbetrag korrigiert wird. Außerdem wird zwar der Integralwert über die Zeit SDVoxslow in den oben beschriebenen Ausführungsformen durch Summieren von Werten, die jeweils durch Multiplizieren des tiefpassgefilterten Wertes DVoxslow mit der vorgegebenen Anpassungsverstärkung K ermittelt werden, aber der Integralwert über die Zeit SDVoxslow kann auch durch Summieren von Werten, die jeweils durch Multiplizieren des Ausgabeabweichungsbetrags DVoxs, der noch nicht tiefpassgefiltert worden ist, mit der vorgegebenen Anpassungsverstärkung K ermittelt werden.
Ferner können das Merkmal der ersten Regelungseinheit (d. h. dass die Anpassungsverstärkung K in dem Fall, dass die Änderungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg zunimmt, auf einen Wert gesetzt wird, der sich von der Anpassungsverstärkung K in dem Fall, wo die Änderungsgeschwindigkeit des Hilfs-FB-Lernwerts KSFBg abnimmt) und der zweiten Regelungseinheit (dass die Größe des Unterschieds zwischen dem oberen Grenzwert Vgmaxth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun sich von der Größe des Unterschieds zwischen dem unteren Grenzwert Vgminth und dem Bestimmungsbezugswert Vkijun unterscheidet) beide in einer Regelungseinheit übernommen werden. Ferner kann der Hilfs-Fb-Lernwert KSFBg entweder der integrale Term Ki·SDVoxslow des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB oder ein Wert sein, der durch Durchführen einer Tiefpassfilterung am Hilfs-FB-Lernwert KSFBg ermittelt wird. Das heißt, der Hilfs-FB-Lernwert KSFBg muss lediglich ein Wert sein, der der stetigen Komponente des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB entspricht (ein Wert, der relevant ist für den integralen Term des Hilfs-Rückkopplungsbetrags KSFB (damit korreliert ist).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11-72473 [0079]
JP 2000-65782 [0079]
JP 2004-69547 [0079]
JP 5-133264 [0203]

Claims

Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtng für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor; einen nachgelagerten Luftverhältnissensor, der stromabwärts von einem Katalysator angeordnet ist, der in einer Abgasleitung des Motors angeordnet ist, und der einen Ausgabewert ausgibt, der einem Luftverhältnis eines Gases entspricht, das aus dem Katalysator strömt; einen Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt, der so ausgelegt ist, dass er einen Integralwert über die Zeit durch Summieren von Werten berechnet, die jeweils durch Multiplizieren einer Abweichung zwischen dem Ausgabewert des nachgelagerten Luftverhältnissensors und einem vorgegebenen stromabwärts angezielten Wert mit einer vorgegebenen Anpassungsverstärkung ermittelt werden, um auf Basis des berechneten Integralwerts über die Zeit einen integralen Term zu berechnen, der in einem Korrekturbetrag zur Durchführung einer Rückkopplungskorrektur an der Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, enthalten ist, um zu bewirken, dass der Ausgabewert des nachgelagerten Luftverhältnissensors mit dem stromabwärts angezielten Luftverhältnis übereinstimmt, und um den Korrekturbetrag auf Basis des integralen Terms für einen Zeitraum zu berechnen, in dem eine Bedingung für eine nachgelagerte Rückkopplung erfüllt ist; einen Lernabschnitt, der dafür ausgelegt ist, als Lernwert einen Wert zu ermitteln, der mit dem berechneten integralen Term korreliert ist; und einen Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsabschnitt, der so ausgelegt ist, dass er eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge auf Basis von zumindest dem Korrekturbetrag berechnet, wenn die Bedingung für die stromabwärts durchgeführte Rückkopplung nicht erfüllt ist, und den Kraftstoff in der berechneten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge aus dem Kraftstoffeinspritzventil einspritzt, wobei der Lernabschnitt so ausgelegt ist, dass er bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist, wenn der Lernwert über einen vorgegebenen Zeitraum zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert liegt, wobei der obere Grenzwert ein Wert ist, der durch Addieren eines positiven spezifischen Werts zu einem Bestimmungsbezugswert ermittelt wird, bei welchem es sich um die Variationsmitte von früheren Werten des Lernwerts handelt und der auf Basis der früheren Werte des Lernwerts berechnet wird, und der untere Lernwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren des spezifischen Werts vom Bestimmungsbezugswert ermittelt wird; und der Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt dafür ausgelegt ist, für einen Fall, in dem der Lernwert zunimmt und für einen Fall, in dem der Lernwert abnimmt, Werte, die sich voneinander unterscheiden, in die Anpassungsverstärkung einzusetzen, und zwar so, dass ein absoluter Wert eines Unterschieds zwischen einer Größe der Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts und einer Größe einer Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts kleiner wird.
Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lernabschnitt so ausgelegt ist, dass er die Anpassungsverstärkung auf solche Weise setzt, dass die Anpassungsverstärkung in einem Fall, in dem nicht bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist, größer ist als die Anpassungsverstärkung in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist.
Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor; einen nachgelagerten Luftverhältnissensor, der stromabwärts von einem Katalysator angeordnet ist, der in einer Abgasleitung des Motors angeordnet ist und der einen Ausgabewert ausgibt, der einem Luftverhältnis eines Gases entspricht, das aus dem Katalysator strömt; einen Korrekturbetrag-Berechnungsabschnitt, der so ausgelegt ist, dass er einen Integralwert über die Zeit durch Summieren von Werten berechnet, die jeweils durch Multiplizieren einer Abweichung zwischen dem Ausgabewert des nachgelagerten Luftverhältnissensors und einem vorgegebenen stromabwärts angezielten Wert mit einer vorgegebenen Anpassungsverstärkung ermittelt werden, um auf Basis des berechneten Integralwerts über die Zeit einen integralen Term zu berechnen, der in einem Korrekturbetrag enthalten ist, um eine Rückkopplungskorrektur an der Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, durchzuführen, um zu bewirken, dass der Ausgabewert des nachgelagerten Luftverhältnissensors mit dem nachgelagerten angezielten Luftverhältnis übereinstimmt, und um den Korrekturbetrag auf Basis des integralen Terms für einen Zeitraum zu berechnen, in dem eine Bedingung für eine stromabwärts durchgeführte Rückkopplung erfüllt ist; einen Lernabschnitt, der dafür ausgelegt ist, als Lernwert einen Wert zu ermitteln, der mit dem berechneten integralen Term korreliert ist; und einen Kraftstoffeinspritzungs-Regelungsabschnitt, der so ausgelegt ist, dass er eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge auf Basis von zumindest dem Korrekturbetrag berechnet, wenn die Bedingung für die stromabwärts durchgeführte Rückkopplung erfüllt ist, die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge auf Basis von zumindest dem Lernwert berechnet, wenn die Bedingung für die nachgelagerte Rückkopplung nicht erfüllt ist, und den Kraftstoff in der berechneten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge aus dem Kraftstoffeinspritzventil einspritzt, wobei der Lernabschnitt so ausgelegt ist, dass er bestimmt, dass der Lernwert konvergiert ist, wenn der Lernwert über einen vorgegebenen Zeitraum zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert liegt, wobei der obere Grenzwert ein Wert ist, der durch Addieren eines positiven ersten spezifischen Werts zu einem Bestimmungsbezugswert ermittelt wird, der auf Basis von früheren Werten des Lernwerts berechnet wird, und wobei der untere Grenzwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren eines positiven zweiten spezifischen Werts vom Bestimmungsbezugswert ermittelt wird, wobei der Lernabschnitt so ausgelegt ist, dass er den ersten spezifischen Wert auf einen Wert setzt, der größer ist als der zweite spezifische Wert, wenn eine Größe einer Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts größer ist als eine Größe einer Abnahmegeschwindigkeit des Lernwertss, und dass er den zweiten spezifischen Wert auf einen Wert setzt, der größer ist als der spezifische Wert, wenn die Größe der Abnahmegeschwindigkeit des Lernwerts größer ist als die Größe der Zunahmegeschwindigkeit des Lernwerts.
Kraftstoffeinspritzmengen-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Lernabschnitt so ausgelegt ist, dass er die Anpassungsverstärkung auf solche Weise setzt, dass die Anpassungsverstärkung in einem Fall, in dem nicht bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist, größer ist als die Anpassungsverstärkung in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Lernwert konvergiert ist.