DE112010006093B4 - Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, aufweisend: eine Ermittlungseinrichtung (10) für ein erforderliches Drehmoment, welche ein erforderliches Drehmoment ermittelt, das ein erforderlicher Wert eines Drehmoments ist, welches durch eine Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird; eine Ermittlungseinrichtung (14) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welche ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt, das ein erforderlicher Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines zur Verbrennung vorgesehenen Gasgemisches ist; eine Ziel-Luftmengen-Berechnungseinrichtung (18), welche basierend auf Daten, die durch Verknüpfen einer Beziehung einer Luftmenge und eines Drehmoments zu einem optimalen Zündzeitpunkt, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden, eine Ziel-Luftmenge zum Realisieren des erforderlichen Drehmoments unter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet; eine Luftmengen-Steuerungseinrichtung (20), welche ein Stellglied (4) für eine Luftmengen-Steuerung gemäß der Ziel-Luftmenge betätigt; eine Kraftstoff-Einspritzmengen-Steuerungseinrichtung (30), welche ein Stellglied (8) für eine Kraftstoff-Einspritzmengen-Steuerung gemäß dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betätigt; eine Drehmoment-Schätzeinrichtung (22), welche basierend auf Daten, die durch Verknüpfen einer Beziehung einer Luftmenge und eines Drehmoments zu einem optimalen Zündzeitpunkt, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden, eine Luftmenge abschätzt, die durch den Betrieb des Stellgliedes für die Luftmengen-Steuerung realisiert wird, und ein Drehmoment abschätzt, welches durch die abgeschätzte Luftmenge unter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis realisiert wird; und ...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche Drehmoment und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Steuervariablen anpasst.
  • Stand der Technik
  • Als eines der Steuerungsverfahren von Verbrennungskraftmaschinen ist ein Verfahren bekannt, welches eine manipulierte Variable jedes Stellglieds mit Drehmoment und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Steuervariablen ermittelt. Beispielsweise offenbart die JP 2010-007 489 A ein Verfahren, welches ein erforderliches Drehmoment und ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine Verbrennungskraftmaschine ermittelt, und entsprechende manipulierte Variablen einer Drosselklappe, einer Zündvorrichtung und einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ermittelt, um diese zu realisieren. Bezüglich einer Drosselklappe wird eine Drosselklappenöffnung, welche eine manipulierte Variable davon ist, entsprechend einer Ziel-Luftmenge zum Realisieren des erforderlichen Drehmoments ermittelt. Die Drosselklappenöffnung, welche für das Realisieren der Ziel-Luftmenge notwendig ist, kann beispielsweise unter Verwendung eines inversen Modells eines Luft-Modells durch eine Berechnung erhalten werden.
  • Im Übrigen steht zusätzlich zu der Menge an Luft, welche in einen Zylinder geführt wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Drehmoment, welches durch eine Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird, in enger Beziehung. Wenn die Luftmenge gleich ist, nimmt das Drehmoment ab, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches, welches für die Verbrennung vorgesehen ist, magerer als Stöchiometrie ist, und das Drehmoment nimmt zu, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist. Entsprechend wird in dem Verfahren des Umwandelns des erforderlichen Drehmoments in die Ziel-Luftmenge das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gasgemisches in dem Zylinder, das heißt, das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wünschenswert referenziert. Durch das Einstellen der Ziel-Luftmenge gemäß dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, kann die Präzision der Realisierung des erforderlichen Drehmoments erhöht werden.
  • Jedoch ist das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht immer konstant und wird aus Sicht der Emissionsleistung manchmal positiv verändert. Das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird beispielsweise zum Zeitpunkt der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung für eine vorbestimmte Zeitphase wesentlich fetter als Stöchiometrie gemacht, um die NOx-Reduktionsfähigkeit eines Katalysators schnell wiederherzustellen. Ferner wird, um die Reinigungs-Leistungsfähigkeit des Katalysators zu erhöhen, das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Stöchiometrie als Mittelpunkt periodisch verändert, und das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführsteuerung verändert. In diesen Fällen verändert sich die Ziel-Luftmenge ebenso entsprechend der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, und die Drosselklappenöffnung wird ebenso dementsprechend gesteuert. Die Bewegung der Drosselklappe zu diesem Zeitpunkt wird zu einer solchen Bewegung, um die Variation von Drehmoment, welche die Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses begleitet, durch Erhöhen/Senken der Luftmenge auszugleichen. Insbesondere wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einer fetten Seite verändert, bewegt sich die Drosselklappe hin zu einer Verschluss-Seite, um den Anstieg des Drehmoments aufgrund der Veränderung durch die Abnahme der Luftmenge auszugleichen. Umgekehrt bewegt sich die Drosselklappe zu einer Öffnungs-Seite, um die Abnahme des Drehmoments aufgrund der Veränderung durch die Erhöhung der Luftmenge auszugleichen, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einer mageren Seite verändert.
  • Jedoch gibt es eine Verzögerung im Ansprechen der Luftmenge auf die Bewegung der Drosselklappe und die tatsächliche Luftmenge verändert sich bezüglich der Veränderung der Ziel-Luftmenge verspätet. Entsprechend kommt die Veränderung der Luftmenge der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht nach, wenn eine plötzliche Veränderung bei dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis auftritt. Infolgedessen tritt das nachfolgende Problem auf.
  • 3 ist ein Diagramm, welches jede Veränderung von Drehmoment, einer Maschinendrehzahl, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, einer Kraftstoff-Einspritzmenge, einer Zylinder-Einlass-Luftmenge und einer Drosselklappenöffnung im Zeitverlauf im Schaubild zeigt, wenn sich das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis abrupt verändert. In dem Schaubild jeder Stufe stellt die gepunktete Linie eine Veränderung im Zeitverlauf eines erforderlichen Wertes oder eines Zielwertes jeder Größe dar und die durchgehende Linie stellt ein tatsächliches Verhalten jeder Größe dar. Wie in dem Diagramm gezeigt ist, steigt, wenn sich das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis abrupt stufenweise hin zu einer mageren Seite verändert, die Ziel-Luftmenge im Ansprechen darauf ebenso abrupt stufenweise an. Jedoch steigt die tatsächliche Luftmenge später als die Ziel-Luftmenge an, da die Drosselklappenöffnung nicht stufenweise erhöht werden kann und das Ansprechen der Luftmenge bezüglich der Bewegung der Drosselklappe verzögert ist.
  • Da die Kraftstoff-Einspritzmenge durch die tatsächliche Luftmenge und das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird, nimmt die Kraftstoff-Einspritzmenge aufgrund einer Verzögerung im Erhöhen der Luftmenge temporär wesentlich ab. Folglich reduziert sich das durch die Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehmoment bezüglich dem erforderlichen Drehmoment vorübergehend wesentlich und die Maschinendrehzahl reduziert sich ebenso vorübergehend wesentlich. Damit tritt ebenso eine Variation des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf. Gemäß der in der JP 2010-007 489 A beschriebenen Gestaltung wird, wenn das tatsächliche Drehmoment größer als das erforderliche Drehmoment werden kann, eine Verzögerung des Zündzeitpunktes durchgeführt, um diese Abweichung auszugleichen. Jedoch ist es aus Sicht der Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung wünschenswert, den Zündzeitpunkt so weit wie möglich auf dem optimalen Zündzeitpunkt zu halten, da die Verzögerung des Zündzeitpunkts eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit hervorruft. Jedoch tritt, wenn ein solcher Wunsch erfüllt werden soll, eine temporäre Reduktion des Drehmoments und der Maschinendrehzahl auf, wenn sich das erforderliche Drehmoment, wie in 3 gezeigt ist, abrupt hin zu einer mageren Seite verändert.
  • Abschließend weist das vorgenannte herkömmliche Steuerungsverfahren Raum für weitere Verbesserungen im Erfüllen der Anforderung bezüglich der Emissionsleistung der Verbrennungskraftmaschine, der Anforderung bezüglich der Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung und der Anforderung bezüglich des Betriebsverhaltens in einem ausgezeichneten Gleichgewicht auf.
  • Die DE 697 29 036 T2 offenbart ferner ein Zündzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor mit Zylindereinspritzung, bei dem ein Kraftstoffeinspritzmodus abhängig von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors zwischen einem Kompressionshub-Einspritzmodus, in dem eine Kraftstoffeinspritzung hauptsächlich in einem Kompressionshub durchgeführt wird, und einem Ansaughub-Einspritzmodus umgeschaltet werden kann, in dem eine Kraftstoffeinspritzung hauptsächlich in einem Ansaughub durchgeführt wird. Das System ist mit einer Zündzeitpunkt-Korrektureinheit für eine Korrektur des Zündzeitpunkts einer in einer Verbrennungskammer angeordneten Zündkerze beim Umschalten des Kraftstoffeinspritzmodus versehen und ein Korrekturbetrag für den Zündzeitpunkt um den der Zündzeitpunkt durch die Zündzeitpunkt-Korrektureinheit beim Umschalten von dem Kompressionshub-Einspritzmodus in den Ansaughub-Einspritzmodus korrigiert wird, ist größer, als ein Korrekturbetrag für den Zündzeitpunkt, um den der Zündzeitpunkt beim Umschalten von dem Ansaughub-Einspritzmodus in den Kompresssionshub-Einspritzmodus korrigiert wird.
  • Aus der DE 196 45 064 A1 ist zudem ein Verbrennungsmotorsteuersystem bekannt, das einen Katalysator zum Reinigen der Abgase des Verbrennungsmotors umfaßt. Hierzu sind vorgesehen eine Verbrennungsmotorbetriebsbedingung-Erfassungseinrichtung, die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors erfaßt, eine Verbrennungsmotor-Steuereinrichtung die das Luft-/Kraftstoffverhältnis des dem Verbrennungsmotor zuzuführenden Luft-/Kraftstoffgemischs oder ein vom Verbrennungsmotor abgegebenes Motordrehmoment in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen steuert, eine Triggersignal-Erzeugungseinrichtung, die ein Triggersignal erzeugt, mit dem eine Veränderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zur fetten oder zur mageren Seite ausgelöst werden kann, und eine Luft-/Kraftstoffverhältnis-Einstelleinrichtung, die auf das Triggersignal anspricht, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis zur fetten oder zur mageren Seite zu ändern, wobei das abgegebene Motordrehmoment auf der Grundlage des Triggersignals korrigiert wird.
  • Liste der zitierten Schriften
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: JP 2010-007 489 A
    • Patentliteratur 2: JP 08-319 862 A
    • Patentliteratur 3: JP 2006-144 672 A
    • Patentliteratur 4: JP 2003-239 786 A
    • Patentliteratur 5: DE 697 29 036 T2
    • Patentliteratur 6: DE 196 45 064 A1
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Als Lösung des vorgenannten Problems ist es denkbar, die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu verringern. Als Einrichtung, welche die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verringert, kann ein Tiefenpassfilter, wie ein Verzögerungsfilter erster Ordnung, und eine abmildernde Bearbeitung, wie ein gewichteter Durchschnitt, genannt werden. Durch Verringern der Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann eine Verzögerung der Veränderung der Luftmenge bezüglich der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beseitigt werden. Alternativ kann, obwohl die Verzögerung der Veränderung der Luftmenge bezüglich der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht vollständig beseitigt werden kann, die Verzögerung ausreichend auf das Maß reduziert werden, dass eine Drehmomentvariation nicht auftritt.
  • Jedoch ist es aus Sicht des Emissionsleistung nicht immer vorzuziehen, die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu verringern, da das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird, um die Anforderung bezüglich der Emissionsleistung zu erfüllen. Währenddessen ist Regulieren des durch die Verbrennungskraftmaschine erzeugten Drehmoments durch Steuern des Zündzeitpunkts ebenso möglich. Jedoch ist die Regulierung des Drehmoments durch den Zündzeitpunkt lediglich dann wirksam, wenn das Drehmoment durch eine Verzögerung reduziert wird, und in einem solchen Fall tritt eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit auf. Insbesondere können die Anforderungen bezüglich verschiedener Verhaltensparameter der Verbrennungskraftmaschine lediglich durch Verringern der Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder durch einfaches Anpassen des Zündzeitpunktes nicht in einem ausgezeichneten Gleichgewicht erfüllt werden.
  • Daher besitzt die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Anforderung bezüglich die Emissionsleistung einer Verbrennungskraftmaschine, eine Anforderung bezüglich die Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung und eine Anforderung bezüglich des Betriebsverhaltens in einem ausgezeichneten Gleichgewicht durch genaues Regulieren einer Veränderungsgeschwindigkeit eines erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eines Zündzeitpunktes in der Verbrennungskraftmaschine, welche Drehmoment und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Steuervariablen annimmt, zu erfüllen. Um eine solche Aufgabe zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung eine Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine vor, wie nachfolgend gezeigt ist.
  • Eine durch die vorliegende Erfindung vorgesehene Steuerungsvorrichtung ermittelt einen erforderlichen Wert eines durch eine Verbrennungskraftmaschine erzeugten Drehmoments, das heißt, ein erforderliches Drehmoment, und ermittelt einen erforderlichen Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Gasgemisches, welches für die Verbrennung vorgesehen ist, das heißt, ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Bei der Ermittlung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses empfängt die vorliegende Steuerungsvorrichtung zunächst eine Anforderung bezüglich der Emissionsleistung der Verbrennungskraftmaschine und berechnet ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches die Anforderung als ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt. Wenn eine vorbestimmte Verringerungs-Bedingung, welche später beschrieben ist, nicht erfüllt ist, wird das berechnete erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis direkt als ein endgültiges erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Wenn jedoch die Verringerungs-Bedingung, welche später beschrieben ist, erfüllt ist, wird das Signal des berechneten erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verarbeitet, um eine Veränderungsgeschwindigkeit davon zu verringern, und das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit verringert ist, wird als ein endgültiges erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Als konkrete Einrichtung, welche die Veränderungsgeschwindigkeit verringert, kann ein Tiefenpassfilter, wie ein Verzögerungsfilter erster Ordnung, oder auch eine abmildernde Bearbeitung, wie ein gewichteter Durchschnitt, verwendet werden.
  • Die vorliegende Steuerungsvorrichtung berechnet eine Ziel-Luftmenge zum Realisieren des erforderlichen Drehmoments bei dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches wie vorstehend ermittelt wird. Zur Berechnung der Ziel-Luftmenge können Daten verwendet werden, welche durch Verknüpfen einer Beziehung von Drehmoment zu einem optimalen Zündzeitpunkt und der in den Zylinder geführten Luftmenge zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden. Die vorliegende Steuerungsvorrichtung betätigt ein Stellglied für die Luftmengen-Steuerung gemäß der Ziel-Luftmenge und betätigt ein Stellglied für die Kraftstoff-Einspritzmengen-Steuerung gemäß dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Ferner schätzt bzw. bestimmt die vorliegende Steuerungsvorrichtung eine Luftmenge, welche durch den Betrieb des Stellgliedes für die Luftmengen-Steuerung gemäß der Ziel-Luftmenge realisiert wird, und schätzt bzw. bestimmt ein Drehmoment, welches durch die abgeschätzte bzw. bestimmte Luftmenge unter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis realisiert wird. Für die Berechnung des abgeschätzten bzw. bestimmten Drehmoments können Daten verwendet werden, welche durch Verknüpfen der Beziehung der Luftmenge zu dem optimalen Zündzeitpunkt und dem Drehmoment zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt sind. Anschließend hält, wenn die vorbestimmte Zulassungs-Bedingung, welche später beschrieben ist, nicht erfüllt ist, die vorliegende Steuerungsvorrichtung den Zündzeitpunkt auf dem optimalen Zündzeitpunkt. Jedoch wird der Zündzeitpunkt gesteuert, um die Differenz, welche zwischen dem abgeschätzten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment auftritt, durch einen Zündzeitpunkt auszugleichen, falls die vorbestimmte Zulassungs-Bedingung, welche später beschrieben ist, erfüllt ist. Insbesondere wenn das abgeschätzte bzw. bestimmte Drehmoment größer als das erforderliche Drehmoment ist, wird der Zündzeitpunkt von dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert, wodurch bewirkt wird, dass das tatsächliche Drehmoment, welches durch die Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird, dem erforderlichen Drehmoment entspricht.
  • Hier enthält die vorstehend genannte Zulassungs-Bedingung das basierend auf der Anforderung bezüglich der Emissionsleistung berechnete erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches sich in einer fetten Richtung verändert, und einen Veränderungsbetrag des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, genauer gesagt, einen Veränderungsbetrag bei jeder Berechnungsphase, welcher größer als ein vorbestimmter Ermittlungs-Referenzwert ist. Der Ermittlungs-Referenzwert wird vorzugsweise auf einen Wert eingestellt, welcher einer Ansprech-Geschwindigkeit einer Luftmenge auf einen Betrieb des Stellgliedes für die Luftmengen-Steuerung entspricht. Die vorgenannte Verringerungs-Bedingung enthält den Veränderungsbetrag des berechneten erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (ursprüngliches erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis), welcher größer als ein Ermittlungs-Referenzwert ist, und die vorgenannte Zulassungs-Bedingung, welche nicht erfüllt ist. Insbesondere wenn der Veränderungsbetrag des ursprünglichen erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als der Ermittlungs-Referenzwert ist, falls die Richtung der Veränderung eine fette Richtung ist, wird der Zündzeitpunkt derart gesteuert, um die Differenz durch den Zündzeitpunkt auszugleichen, welche zwischen dem abgeschätzten bzw. bestimmten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment auftritt, während das ursprüngliche erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis direkt als das endgültige erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird. Wenn indessen die Richtung der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine magere Richtung ist, wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit verringert ist, als das endgültige erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet, während der Zündzeitpunkt auf dem optimalen Zündzeitpunkt gehalten wird. Wenn der Veränderungsbetrag des berechneten erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dem Ermittlungs-Referenzwert entspricht oder geringer ist, wird das ursprüngliche erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis direkt als das endgültige erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet, und der Zündzeitpunkt wird auf dem optimalen Zündzeitpunkt gehalten.
  • Gemäß der vorliegenden Steuerungsvorrichtung wird, wenn sich der berechnete Wert des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses abrupt hin zu einer fetten Richtung verändert, der Zündzeitpunkt derart verzögert, um den Anstieg des Drehmoments, welcher eine Verzögerung der Abnahme der Luftmenge bezüglich des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches fett wird, begleitet, zu unterdrücken, und dadurch kann das Betriebsverhalten durch das Unterdrücken einer Abweichung des durch die Verbrennungskraftmaschine erzeugten Drehmoments von dem erforderlichen Drehmoment aufrechterhalten werden. In diesem Fall wird das ursprüngliche erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis direkt für die Kraftstoff-Einspritzmengen-Steuerung verwendet und dadurch kann die Wirkung in der Emissionsleistung, welche durch positives Verändern des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzielt werden kann, wie erwartet erreicht werden.
  • Ferner wird gemäß der vorliegenden Steuerungsvorrichtung, wenn sich der berechnete Wert des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses abrupt hin zu einer mageren Richtung verändert, das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit verringert ist, für die Berechnung der Ziel-Luftmenge verwendet, und dadurch kann eine Ansprech-Verzögerung der tatsächlichen Luftmenge auf die Ziel-Luftmenge beseitigt oder ausreichend reduziert werden. Folglich kann eine Verzögerung der Veränderung der Luftmenge bezüglich der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beseitigt oder ausreichend reduziert werden, das Betriebsverhalten kann durch Unterdrücken der Drehmoment-Variation, welche die Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses begleitet, aufrechterhalten werden. Ferner wird in diesem Fall der Zündzeitpunkt auf dem optimalen Zündzeitpunkt gehalten und dadurch kann eine hohe Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung, so wie diese ist, aufrechterhalten werden.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, können gemäß der vorliegenden Steuerungsvorrichtung die Anforderung bezüglich der Emissionsleistung einer Verbrennungskraftmaschine, die Anforderung bezüglich der Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung und die Anforderung bezüglich des Betriebsverhaltens in einem ausgezeichneten Gleichgewicht erfüllt werden.
  • Die vorgenannte Zulassungs-Bedingung kann ferner einen Sauerstoff-Speicherbetrag eines in einem Abgas-Durchlass der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Katalysators enthalten, welcher einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet. Insbesondere kann, wenn der Veränderungsbetrag des ursprünglichen erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Veränderungs-Ermittlungswert ist, eine Verzögerung des Zündzeitpunktes durchgeführt werden, falls die Richtung der Veränderung eine fette Richtung ist und der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators den vorbestimmten Referenzwert überschreitet. Mit anderen Worten, falls der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators den vorbestimmten Referenzwert nicht überschreitet, wird die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches sich in einer fetten Richtung verändert, verringert, und das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit verringert ist, kann als ein endgültiges erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet werden. Der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators kann durch eine Berechnung basierend auf der Veränderung des Ausgangssignals eines Sauerstoff-Sensors oder eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, welcher stromabwärts des Katalysators angeordnet ist, erhalten werden.
  • Wenn der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators keinen Spielraum aufweist, reduziert sich die Reinigungs-Leistungsfähigkeit des Katalysators aufgrund der Sättigung des Sauerstoff-Speicherbetrages des Katalysators deutlich, falls das Abgas, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einer mageren Seite verschoben ist, in den Katalysator strömt. Jedoch reduziert sich die Reinigungs-Leistungsfähigkeit des Katalysators nicht schlagartig, selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches in den Katalysator strömt, magerer als das ursprüngliche erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, falls der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators einen bestimmten Spielraum aufweist. Entsprechend wird es durch die Zulassungs-Bedingung, welche zusätzlich den Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators enthält, welcher den Referenzwert überschreitet, möglich, die Anforderung bezüglich die Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung besser zu erfüllen, während die Anforderung bezüglich der Emissionsleistung und die Anforderung bezüglich des Betriebsverhaltens erfüllt werden.
  • Ferner berechnet die vorliegende Steuerungsvorrichtung nach der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als Stöchiometrie ist, als das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und verändert das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit hin zu Stöchiometrie. Auf diese Weise kann der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators, welcher sich während der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung in einem gesättigten Zustand befindet, auf einen angemessenen Betrag gesenkt werden, und dadurch kann die Reinigungsleistung des Katalysators wiederhergestellt werden.
  • In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass nach der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung die Ziel-Luftmenge derart erhöht wird und der Zündzeitpunkt derart gesteuert wird, um die Differenz auszugleichen, welche zwischen dem abgeschätzten bzw. bestimmten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment auftritt, zumindest bis das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu Stöchiometrie verändert ist, nachdem das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis angefettet wird. Wenn die Ziel-Luftmenge erhöht wird, wird das Stellglied für die Luftmengen-Steuerung dahingehend betätigt, dass die Luftmenge erhöht wird und dadurch verändert sich das vorgenannte abgeschätzte bzw. bestimmte Drehmoment in einer zunehmenden Richtung. Folglich tritt die Differenz zwischen dem abgeschätzten bzw. bestimmten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment auf und der Zündzeitpunkt wird durch den Betrag der Differenz ausgehend von dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert. Insbesondere kann der Zündzeitpunkt gemäß der vorliegenden Steuerungsvorrichtung durch Erhöhen der Ziel-Luftmenge, ohne das Auftreten einer Drehmomentveränderung, verzögert werden.
  • Verzögern des Zündzeitpunktes von dem optimalen Zündzeitpunkt bedeutet mit anderen Worten Ermöglichen, dass der Zündzeitpunkt zu dem optimalen Zündzeitpunkt voranschreitet. Wenn das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis von fett hin zu Stöchiometrie verändert wird, tritt aufgrund der Verzögerung im Ansteigen der Luftmenge bezüglich des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches mager wird, eine Reduktion des Drehmoments auf. Jedoch besitzt, wie vorstehend beschrieben ist, der Zündzeitpunkt einen Spielraum, welcher es ermöglicht, dass der Zündzeitpunkt voranschreitet, und dadurch kann, falls der Zündzeitpunkt verzögert ist, eine Drehmomentvariation durch schnelles Erhöhen des Drehmoments vermieden werden. Gemäß der vorliegenden Steuerungsvorrichtung reduziert sich die Differenz zwischen dem abgeschätzten bzw. bestimmten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment, während das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer wird, wodurch der Zündzeitpunkt automatisch zu dem optimalen Zündzeitpunkt vorangeschoben wird. Dadurch kann das Betriebsverhalten durch Unterdrücken einer Abweichung des durch die Verbrennungskraftmaschine erzeugten Drehmoments von dem erforderlichen Drehmoment aufrechterhalten werden.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, welches eine Bearbeitung zeigt, die in der Steuerungsvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
  • 3 ist ein Diagramm zum Erläutern eines herkömmlichen Problems.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
  • Eine Verbrennungskraftmaschine (nachfolgend ein Motor), welche ein in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu steuerndes Objekt ist, ist ein Viertakt-Kolbenmotor vom Fremdzündungstyp. In einem Abgas-Durchlass des Motors ist ein Dreiwege-Katalysator zum Reinigen des Abgases vorgesehen. Eine Steuerungsvorrichtung steuert einen Betrieb des Motors durch das Betätigen von Stellgliedern, welche in dem Motor enthalten sind. Die Stellglieder, welche durch die Steuerungsvorrichtung betätigt werden können, enthalten eine Zündvorrichtung, eine Drosselklappe, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, einen Mechanismus für eine variable Ventilsteuerung, eine AGR-Vorrichtung und dergleichen. Jedoch betätigt die Steuerungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform eine Drosselklappe, eine Zündvorrichtung und eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, und die Steuerungsvorrichtung betätigt diese drei Stellglieder, um den Betrieb des Motors zu steuern.
  • Die Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform verwendet Drehmoment, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einen Wirkungsgrad als Steuervariablen des Motors. Genauer gesagt steht das hier erwähnte Drehmoment für das dargestellte Drehmoment, welches der Motor erzeugt, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis steht für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gasgemisches, welches für die Verbrennung vorgesehen ist. Der Wirkungsgrad in der vorliegenden Spezifikation steht für das Verhältnis des Drehmoments, welches tatsächlich ausgegeben wird, bezüglich dem potentiellen Drehmoment, welches der Motor ausgeben kann. Der Maximalwert des Wirkungsgrades ist 1 und zu diesem Zeitpunkt wird das potentielle Drehmoment, welches der Motor ausgeben kann, tatsächlich direkt ausgegeben. Wenn der Wirkungsgrad kleiner als 1 ist, ist das Drehmoment, welches tatsächlich ausgegeben wird, kleiner als das potentielle Drehmoment, welches der Motor ausgeben kann, und die Differenz davon wird hauptsächlich zu Wärme und wird von dem Motor abgegeben.
  • Eine Steuerungsvorrichtung 2, welche in einem Blockdiagramm von 1 gezeigt ist, zeigt eine Konfiguration der Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform. Als jedes Element, welches die Steuerungsvorrichtung 2 in 1 konfiguriert, sind aus den verschiedenen funktionellen Elementen, welche die Steuerungsvorrichtung 2 besitzt, in der Abbildung lediglich Elemente besonders ausgedrückt, welche sich auf die Drehmoment-Steuerung und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung durch das Betätigen von drei Arten von Stellgliedern, d. h. einer Drosselklappe 4, einer Zündvorrichtung 6 und einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (INJ) 8 beziehen. Entsprechend bedeutet 1 nicht, dass die Steuerungsvorrichtung 2 lediglich durch diese Elemente konfiguriert ist. Jedes der Elemente kann durch exklusive Hardware konfiguriert sein oder kann durch Software mit der Hardware, die von allen Elementen gemeinsam genutzt wird, virtuell konfiguriert sein.
  • Nachfolgend wird die Gesamtkonfiguration der Steuerungsvorrichtung 2 mit besonderer Betonung der Funktionen jedes der in 1 gezeigten Elemente beschrieben.
  • Zunächst ermittelt die Steuerungsvorrichtung 2 ein erforderliches Drehmoment, einen erforderlichen Wirkungsgrad und ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (erforderliches A/F) als Anforderungen der Steuervariablen des Motors.
  • Die Ermittlung des erforderlichen Drehmoments wird in einem Ermittlungsabschnitt 10 für ein erforderliches Drehmoment durchgeführt. Der Ermittlungsabschnitt 10 für ein erforderliches Drehmoment ermittelt das erforderliche Drehmoment gemäß den Betriebsbedingungen des Motors, insbesondere basierend auf der Stellgröße eines Gaspedals durch den Fahrer und Signalen von den Steuerungssystemen des Fahrzeugs, wie VSC und TRC.
  • Die Ermittlung des erforderlichen Wirkungsgrades wird in einem Ermittlungsabschnitt 12 für einen erforderlichen Wirkungsgrad durchgeführt. Wie später beschrieben ist, wird durch Einstellen des erforderlichen Wirkungsgrades auf 1 der Zündzeitpunkt derart gesteuert, dass dieser dem optimalen Zündzeitpunkt entspricht, und durch Einstellen des erforderlichen Wirkungsgrades auf einen Wert kleiner als 1 wird der Zündzeitpunkt von dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert. In der vorliegenden Ausführungsform hält der Ermittlungsabschnitt 12 für einen erforderlichen Wirkungsgrad den erforderlichen Wirkungsgrad normalerweise auf 1 fest, was dem Maximalwert entspricht, und verändert den erforderlichen Wirkungsgrad auf einen vorbestimmten Wert, welcher kleiner als 1 ist, wenn eine Anweisung (Veränderungsanweisung für den erforderlichen Wirkungsgrad) von einem integrierten Steuerungsabschnitt 40, welcher später beschrieben ist, gegeben wird.
  • Die Ermittlung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird in einem Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt. Der Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthält einen Berechnungsabschnitt 32 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einen Tiefenpassfilter (LPF) 34 und einen Schalter 36. Der Berechnungsabschnitt 32 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis besitzt die Funktion des Empfangens einer Anforderung bezüglich der Emissionsleistung des Motors und des Berechnens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches die Anforderung als das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfüllt. Genauer gesagt wird ein gewöhnlich erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Stöchiometrie eingestellt, wenn es jedoch aus Sicht der Emissionsleistung notwendig ist, wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einer mageren Seite oder zu einer fetten Seite verändert. Beispielsweise wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Stöchiometrie als einem Mittelpunkt periodisch verändert und das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückführsteuerung verändert, um die Reinigungsleistung des Katalysators zu erhöhen. Ferner wird zum Zeitpunkt der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine vorbestimmte Zeitphase fetter als Stöchiometrie gemacht, um die NOx-Reduktionsfähigkeit des Katalysators schnell wiederherzustellen.
  • Das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches von dem Berechnungsabschnitt 32 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgegeben wird, wird zweigeteilt, und eines der erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse wird durch den Tiefenpassfilter 34 geführt und danach in den Schalter 36 eingegeben. Das andere erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird direkt in den Schalter 36 eingegeben. Der Tiefenpassfilter 34 ist beispielsweise ein Verzögerungsfilter erster Ordnung und ist vorgesehen, um die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu verringern. Die Zeitkonstante ist derart eingestellt, dass die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welche durch den Tiefenpassfilter 34 verringert ist, zu einer Reaktionsgeschwindigkeit der Luftmenge auf den Betrieb der Drosselklappe 4 oder geringer wird. Der Schalter 36 wählt irgendeines der eingegebenen erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse aus, das heißt, irgendeines der erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse, deren Veränderungsgeschwindigkeit verringert ist, und das ursprüngliche erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß einer Anweisung (Schaltanweisung) von dem integrierten Steuerungsabschnitt 40, welcher später beschrieben wird. Das durch den Schalter 36 ausgewählte erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird als das endgültige erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt und wird von dem Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgegeben.
  • Das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in dem Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird, wird in einen Berechnungsabschnitt 30 für eine Kraftstoff-Einspritzmenge eingegeben. Wenn der Berechnungszeitpunkt der Kraftstoff-Einspritzmenge bei einem bestimmten Zylinder eintritt, berechnet der Berechnungsabschnitt 30 für eine Kraftstoff-Einspritzmenge eine Kraftstoff-Einspritzmenge aus dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einer abgeschätzten bzw. bestimmten Luftmenge zum Zeitpunkt des Einlassventil-Schließens des Zylinders.
  • Die Steuerungsvorrichtung 2 betätigt die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 8, um die in dem Berechnungsabschnitt 30 für eine Kraftstoff-Einspritzmenge berechnete Kraftstoff-Einspritzmenge zu realisieren.
  • Währenddessen werden das in dem Ermittlungsabschnitt 10 für ein erforderliches Drehmoment ermittelte erforderliche Drehmoment und der in dem Ermittlungsabschnitt 12 für einen erforderlichen Wirkungsgrad ermittelte erforderliche Wirkungsgrad in einen Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 16 eingegeben. Der Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 16 berechnet ein Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment durch Dividieren des erforderlichen Drehmoments durch den erforderlichen Wirkungsgrad. Wenn der erforderliche Wirkungsgrad kleiner als 1 ist, wird das Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment mehr als das erforderliche Drehmoment erhöht.
  • Das Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment wird in einen Ziel-Luftmengen-Berechnungsabschnitt 18 eingegeben. Der Ziel-Luftmengen-Berechnungsabschnitt 18 wandelt unter Verwendung eines Luftmengen-Kennfeldes das Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment in eine Ziel-Luftmenge (KL) um. Die hier erwähnte Luftmenge steht für eine Luftmenge, welche in den Zylinder geführt wird (Ladungs-Wirkungsgrad, welcher sich daraus ergibt, dass die Luftmenge dimensionslos gemacht wird oder ein Belastungsfaktor kann stattdessen verwendet werden). Das Luftmengen-Kennfeld ist ein Kennfeld, in welchem Drehmoment und eine Luftmenge mit verschiedenen Motor-Zustandsgrößen einschließlich einer Motordrehzahl und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Schlüsselwerte, unter der Voraussetzung, dass sich der Zündzeitpunkt auf einem optimalen Zündzeitpunkt befindet, miteinander verknüpft sind (Zündzeitpunkt bei einer stärker verzögerten Seite, des MBT und Klopf-Verfolgungs-Zündzeitpunkt). Das Luftmengen-Kennfeld wird basierend auf Daten geschaffen, welche durch Testen des Motors erhalten werden. Für die Suche des Luftmengen-Kennfeldes werden die tatsächlichen Werte und die Zielwerte der Motor-Zustandsgrößen verwendet. Mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in dem Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird, für die Kennfeldsuche verwendet. Entsprechend wird in dem Ziel-Luftmengen-Berechnungsabschnitt 18 die Luftmenge, welche unter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Realisierung des Luftmengen-Steuerungs-Drehmoments notwendig ist, als die Ziel-Luftmenge des Motors berechnet. Wenn der erforderliche Wirkungsgrad kleiner als 1 ist, wird die Ziel-Luftmenge erhöht. Dies bedeutet, dass die Drosselklappe 4 in der Lage sein muss, ein Drehmoment auszugeben, welches größer als das erforderliche Drehmoment ist.
  • Die Ziel-Luftmenge wird in einen Berechnungsabschnitt 20 für eine Ziel-Drosselklappenöffnung eingegeben. Der Berechnungsabschnitt 20 für eine Ziel-Drosselklappenöffnung wandelt die Ziel-Luftmenge (KL) unter Verwendung eines inversen Modells eines Luftmodells in eine Drosselklappenöffnung (TA) um. Das Luftmodell ist ein physikalisches Modell, welches durch Modellieren der Ansprecheigenschaften der Luftmenge auf den Betrieb der Drosselklappe 4 erstellt ist, und dadurch kann unter Verwendung des inversen Modells des Luftmodells die Drosselklappenöffnung, welche zum Erreichen der Ziel-Luftmenge notwendig ist, invers berechnet werden.
  • Die Steuerungsvorrichtung 2 führt eine Betätigung der Drosselklappe 4 gemäß der in dem Berechnungsabschnitt 20 für eine Ziel-Drosselklappenöffnung berechneten Drosselklappenöffnung durch.
  • Die Steuerungsvorrichtung 2 führt eine Berechnung des abgeschätzten bzw. bestimmten Drehmoments basierend auf der tatsächlichen Drosselklappenöffnung (tatsächliche TA) in einem Berechnungsabschnitt 22 für ein abgeschätztes Drehmoment parallel zu der vorstehend beschriebenen Bearbeitung durch. Das abgeschätzte bzw. bestimmte Drehmoment in der vorliegenden Beschreibung ist ein geschätzter bzw. bestimmter Wert des Drehmoments, welches ausgegeben werden kann, wenn der Zündzeitpunkt unter der vorliegenden Drosselklappenöffnung auf einen optimalen Zündzeitpunkt eingestellt ist, das heißt, das Drehmoment, welches von dem Motor potentiell ausgegeben werden kann. Der Berechnungsabschnitt 22 für ein abgeschätztes Drehmoment wandelt zunächst unter Verwendung eines Vorwärts-Modells des vorgenannten Luftmodells die Drosselklappenöffnung in die abgeschätzte bzw. bestimmte Luftmenge um. Nachfolgend wird die abgeschätzte Luftmenge unter Verwendung eines Drehmoment-Kennfeldes in das abgeschätzte Drehmoment umgewandelt. Das Drehmoment-Kennfeld ist ein inverses Kennfeld des vorgenannten Luftmenge-Kennfeldes und ist ein Kennfeld, bei dem die Luftmenge und das Drehmoment mit verschiedenen Motor-Zustandsgrößen als Schlüsselwerte, unter der Voraussetzung, dass der Zündzeitpunkt ein optimaler Zündzeitpunkt ist, miteinander verbunden sind. Bei der Suche des Drehmoment-Kennfeldes wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in dem Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird, verwendet. Entsprechend wird in dem Berechnungsabschnitt 22 für ein abgeschätztes Drehmoment das Drehmoment berechnet, für welches geschätzt wird, dass dieses durch die abgeschätzte Luftmenge unter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis realisiert wird.
  • Das abgeschätzte bzw. bestimmte Drehmoment wird zusammen mit dem duplizierten Ziel-Drehmoment in einen Zündzeitpunkt-Steuerungs-Wirkungsgrad-Berechnungsabschnitt 24 eingegeben. Der Zündzeitpunkt-Steuerungs-Wirkungsgrad-Berechnungsabschnitt 24 berechnet das Verhältnis des erforderlichen Drehmoments und des abgeschätzten bzw. bestimmten Drehmoments. Das berechnete Verhältnis steht für den Wirkungsgrad zum Realisieren des erforderlichen Drehmoments und wird als Anweisungs-Wirkungsgrad für die Zündzeitpunkt-Steuerung verwendet.
  • Der Anweisungs-Wirkungsgrad für die Zündzeitpunkt-Steuerung wird nach dem Passieren durch einen Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 in einen Zündzeitpunkt-Berechnungsabschnitt 28 eingegeben. Der Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 beschränkt einen Maximalwert und einen Minimalwert des Anweisungs-Wirkungsgrades durch einen oberen Grenz-Schutzwert und einen unteren Grenz-Schutzwert. Der obere Grenz-Schutzwert ist ein festgelegter Wert und ist auf 1 eingestellt, was dem Maximalwert des Wirkungsgrades entspricht. Währenddessen ist der untere Grenz-Schutzwert eine Variable und kann wenigstens zwei Werte annehmen. Ein gewöhnlicher Wert des unteren Grenz-Schutzwertes ist 1 und in diesem Fall wird der Wert des Anweisungs-Wirkungsgrades, welcher in den Zündzeitpunkt-Berechnungsabschnitt 28 eingegeben wird, ungeachtet des Verhältnisses des erforderlichen Drehmoments und des abgeschätzten Drehmoments, auf 1 gehalten. Der untere Grenz-Schutzwert wird lediglich verändert, wenn eine Anweisung (Schutz-Freigabe-Anweisung) von einem integrierten Steuerungsabschnitt 40 gegeben wird, was später beschrieben ist. In diesem Fall reduziert der Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 den unteren Grenz-Schutzwert schlagartig auf einen solchen Wert, um in der Lage zu sein, eine Verbrennung sicherzustellen.
  • Der Zündzeitpunkt-Berechnungsabschnitt 28 berechnet einen Zündzeitpunkt (SA) aus dem eingegebenen Anweisungs-Wirkungsgrad für die Zündzeitpunkt-Steuerung. Genauer gesagt wird der optimale Zündzeitpunkt basierend auf den Motor-Zustandsgrößen, wie der Motordrehzahl, dem erforderlichen Drehmoment und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet, und ein Verzögerungsbetrag bezüglich des optimalen Zündzeitpunktes wird aus dem Anweisungs-Wirkungsgrad für die Zündzeitpunkt-Steuerung, welche eingegeben wird, berechnet. Falls der Anweisungs-Wirkungsgrad gleich 1 ist, wird der Verzögerungsbetrag auf Null gesetzt, und wenn der Anweisungs-Wirkungsgrad kleiner als 1 ist, wird der Verzögerungsbetrag größer eingestellt. Nachfolgend wird als ein endgültiger Zündzeitpunkt berechnet, was durch Addieren des Verzögerungsbetrages zu dem optimalen Zündzeitpunkt erhalten wird. Für die Berechnung des optimalen Zündzeitpunktes kann beispielsweise ein Kennfeld verwendet werden, bei dem der optimale Zündzeitpunkt und die verschiedenen Motor-Zustandsgrößen miteinander in Beziehung stehen. Für die Berechnung des Verzögerungsbetrages kann beispielsweise ein Kennfeld verwendet werden, bei dem der Verzögerungsbetrag und der Wirkungsgrad und verschiedene Motor-Zustandsgrößen miteinander in Beziehung stehen. Für die Suche der Kennfelder werden die tatsächlichen Werte und die Zielwerte der Motor-Zustandsgrößen verwendet. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in dem Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird, für die Kennfeldsuche verwendet.
  • Die Steuerungsvorrichtung 2 führt eine Betätigung der Zündvorrichtung 6 gemäß dem in dem Zündzeitpunkt-Berechnungsabschnitt 28 berechneten Zündzeitpunkt durch. Wie vorstehend beschrieben ist, wird der Anweisungs-Wirkungsgrad normalerweise auf 1 gehalten und dadurch wird normalerweise, d. h. so lange, wie der untere Schutzwert des Anweisungs-Wirkungsgrades nicht in dem Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 freigegeben wird, der Zündzeitpunkt auf dem optimalen Zündzeitpunkt gehalten.
  • Nachfolgend wird die Funktion des integrierten Steuerungsabschnittes 40, welcher einen Hauptteil der Steuerungsvorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform bildet, detailliert beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, gibt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 eine Anweisung an den Ermittlungsabschnitt 12 für einen erforderlichen Wirkungsgrad, den Schalter 36 des Ermittlungsabschnittes 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis und den Wirkungsgrad-Überwachungsabschnitt 26, und steuert diese integral. Der Inhalt der integrierten Steuerung der entsprechenden Elemente 12, 26 und 36, welche durch den integrierten Steuerungsabschnitt 40 durchgeführt wird, kann durch ein Flussdiagramm von 2 gezeigt werden.
  • Gemäß dem Flussdiagramm von 2 erlangt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 in dem ersten Schritt S2 den berechneten Wert des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (erforderliches A/F) aus dem Berechnungsabschnitt 32 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Ferner erlangt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 in dem nachfolgenden Schritt S4 Informationen bezüglich eines Sauerstoff-Speicherbetrages (OSA) eines Katalysators, welcher in einem Abgas-Durchlass angeordnet ist. Der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators kann durch eine Berechnung basierend auf der Veränderung des Ausgangssignals eines stromabwärts des Katalysators angeordneten Sauerstoff-Sensors erhalten werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Information bezüglich des Sauerstoff-Speicherbetrages von außerhalb in den integrierten Steuerungsabschnitt 40 geführt, der Sauerstoff-Speicherbetrag kann jedoch innerhalb des integrierten Steuerungsabschnitts 40 durch Eingeben des Ausgangssignals des Sauerstoff-Sensors in den integrierten Steuerungsabschnitt 40 berechnet werden.
  • In dem nächsten Schritt S6 ermittelt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 basierend auf extern eingegebenen Informationen, ob eine Fett-Steuerung nach der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung (Fett-Steuerung nach FC) vorliegend durchgeführt wird. Für eine Zeitphase nach der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung wird, um den Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators, welcher sich während der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung in einem gesättigten Zustand befindet, hin zu einem geeigneten Betrag zu senken, das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einer fetten Seite verändert und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches in den Katalysator strömt, wird im Verhältnis zu Stöchiometrie angefettet. Falls eine solche Steuerung nicht ausgeführt wird, führt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Ermittlung von Schritt S8 nachfolgend aus.
  • In Schritt S8 ermittelt der integrierte Steuerungsabschnitt 40, ob der Veränderungsbetrag pro Berechnungsphase des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer als ein Luft-Ansprech-Entsprechungswert ist, welcher ein Ermittlungs-Referenzwert ist. Der Luft-Ansprech-Entsprechungswert ist ein Wert, welcher einer Ansprech-Geschwindigkeit einer Luftmenge auf die Betätigung der Drosselklappe 4 entspricht. Der integrierte Steuerungsabschnitt 40 besitzt ein Kennfeld, bei dem der Luft-Ansprech-Entsprechungswert mit einer Motordrehzahl und einer Last in Beziehung steht, und ermittelt den Luft-Ansprech-Entsprechungswert für die Verwendung bei der Ermittlung durch Referenzieren des Kennfeldes. Falls das Ermittlungsergebnis von Schritt S8 negativ ist, verändert der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Anweisung an die entsprechenden Elemente 12, 26 und 36 nicht, sondern hält den vorliegenden Steuerungs-Zustand aufrecht. Hingegen führt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Ermittlung von Schritt 10 nachfolgend aus, falls das Ermittlungsergebnis positiv ist.
  • In Schritt S10 ermittelt der integrierte Steuerungsabschnitt 40, ob der vorliegende Wert des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kleiner als der vorhergehende Wert des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, das heißt, ob sich das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einer fetten Richtung verändert hat. Falls das Ermittlungsergebnis negativ ist, das heißt, falls die Veränderungsrichtung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine magere Richtung ist, führt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Bearbeitung von Schritt S16 durch. Hingegen führt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Ermittlung von Schritt 12 als nächstes durch, falls das Ermittlungsergebnis positiv ist, das heißt, falls die Richtung der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine fette Richtung ist.
  • In Schritt S12 ermittelt der integrierte Steuerungsabschnitt 40, ob der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators größer als der OSA-Ermittlungswert ist, welcher der Ermittlungs-Referenzwert ist, das heißt, ob der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators einen Spielraum aufweist. Falls das Ermittlungsergebnis negativ ist, das heißt, falls der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators einen Spielraum aufweist, führt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Bearbeitung von Schritt S16 durch. Hingegen führt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Bearbeitung von Schritt S14 aus, falls das Ermittlungsergebnis positiv ist, das heißt, falls der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators keinen Spielraum aufweist.
  • In Schritt S14 gibt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 eine Überwachungs-Freigabe-Anweisung an den Wirkungsrad-Schutzabschnitt 26 und bewirkt, dass der Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 den unteren Grenzwert freigibt. Folglich kann der Anweisungs-Wirkungsgrad für die Zündzeitpunkt-Steuerung, welcher in den Zündzeitpunkt-Berechnungsabschnitt 28 eingegeben wird, einen Wert kleiner als 1 annehmen. Da der Anweisungs-Wirkungsgrad kleiner als 1 wird, wird der Zündzeitpunkt von dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert.
  • In Schritt S16 gibt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 eine Schaltanweisung an den Schalter 36 des Ermittlungsabschnitts 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Dadurch wird das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches von dem Ermittlungsabschnitt 14 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgegeben wird, von dem ursprünglichen erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches in dem Berechnungsabschnitt 32 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet wird, zu dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit durch den Tiefenpassfilter 34 verringert ist, gewechselt.
  • In Folge der Ermittlung von Schritt S6, falls eine Fett-Steuerung nach der FC ausgeführt wird, führt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 die Bearbeitung von Schritt S18 durch und führt anschließend die Bearbeitung von Schritt S14 durch. In Schritt S18 gibt der integrierte Steuerungsabschnitt 40 eine Anweisung an den Ermittlungsabschnitt 12 für einen erforderlichen Wirkungsgrad und bewirkt, dass der Ermittlungsabschnitt 12 für einen erforderlichen Wirkungsgrad den erforderlichen Wirkungsgrad hin zu einem Wert kleiner als 1 verändert. Dadurch wird das in dem Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 16 berechnete Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment ein größerer Wert als das erforderliche Drehmoment, und die Ziel-Luftmenge, welche in dem Ziel-Luftmengen-Berechnungsabschnitt 18 berechnet wird, wird erhöht. Die Veränderung des erforderlichen Wirkungsgrades auf den Wert kleiner als 1 wird aufrechterhalten, bis eine vorbestimmte Zeit, nachdem das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder zu Stöchiometrie zurückkehrt, verstreicht.
  • Eine solche integrierte Steuerung wird durch den integrierten Steuerungsabschnitt 40 ausgeführt, wodurch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anforderung bezüglich der Emissionsleistung des Motors, die Anforderung bezüglich der Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung und die Anforderung bezüglich des Betriebsverhaltens in einem ausgezeichneten Gleichgewicht zu erfüllen, erreicht wird, wie nachfolgend beschrieben ist.
  • Zunächst wird der Fall beschrieben, bei dem sich der berechnete Wert des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch den Berechnungsabschnitt 32 für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis schlagartig in einer mageren Richtung verändert. In diesem Fall wird, gemäß der vorgenannten integrierten Steuerung, das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit durch den Tiefenpassfilter 34 verringert ist, als ein endgültiges erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgegeben. Nachfolgend wird die Ziel-Luftmenge durch Verwenden des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, dessen Veränderungsgeschwindigkeit verringert ist, berechnet. Die verringerte Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird derart eingestellt, dass diese nicht größer ist als eine Ansprech-Geschwindigkeit von Luft auf die Betätigung der Drosselklappe 4, und dadurch kann die Veränderungs-Geschwindigkeit der Ziel-Luftmenge durch die Betätigung der Drosselklappe 4 realisiert werden. Entsprechend kann die tatsächliche Luftmenge ohne ein Zurückbleiben hinter der Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verändert werden und das Betriebsverhalten kann durch Unterdrücken einer Drehmoment-Variation, welche die Veränderung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses begleitet, aufrechterhalten werden. Ferner wird der Zündzeitpunkt auf einem optimalen Zündzeitpunkt gehalten und die hohe Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung wird gehalten wie diese ist, da in diesem Fall eine Freigabe des unteren Grenz-Schutzwertes durch den Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 nicht durchgeführt wird.
  • Nachfolgend wird der Fall beschrieben, bei dem sich der berechnete Wert des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses schlagartig in einer fetten Richtung verändert. Falls die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches sich in der fetten Richtung ändert, verringert ist, verschiebt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, welches in den Katalysator strömt, von dem ursprünglichen erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einer mageren Seite. Wenn das Abgas, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich zu der mageren Seite verschiebt, in den Katalysator strömt, ist es wahrscheinlich, dass die Reinigungsleistung des Katalysators aufgrund der Sättigung des Sauerstoff-Speicherbetrages des Katalysators schlagartig abnimmt, falls der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators keinen Spielraum aufweist. In diesem Fall wird gemäß der vorgenannten integrierten Steuerung eine Freigabe des unteren Grenz-Schutzwertes durch den Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 durchgeführt, während das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches ausgegeben wird, auf dem ursprünglichen erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird, und eine Verzögerung des Zündzeitpunkts von dem optimalen Zündzeitpunkt wird zugelassen. Daher wird, selbst wenn ein Drehmomentanstieg aufgrund der Verzögerung der Abnahme der Luftmenge im Ansprechen auf das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fett ist, auftritt, der Zündzeitpunkt automatisch verzögert, um dies zu unterdrücken. Entsprechend können in diesem Fall die Anforderungen bezüglich des Betriebsverhaltens durch Unterdrücken der Drehmomentvariation des Motors erfüllt werden, während der Effekt auf die Emissionsleistung wie erwartet erhalten wird.
  • Dabei reduziert sich, selbst wenn das Abgas, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich zu einer mageren Seite verschiebt, in den Katalysator strömt, falls der Sauerstoff-Speicherbetrag des Katalysators einen bestimmten Spielraum aufweist, die Reinigungsleistung des Katalysators nicht plötzlich. In diesem Fall wird, gemäß der vorgenannten integrierten Steuerung, das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit durch den Tiefenpassfilter 34 verringert ist, als ein endgültiges erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgegeben, während der Zündzeitpunkt auf dem optimalen Zündzeitpunkt gehalten wird. Nachfolgend wird die Ziel-Luftmenge unter Verwendung des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, dessen Veränderungsgeschwindigkeit verringert ist, berechnet, und die Drosselklappe 4 wird gemäß der Ziel-Luftmenge betätigt. Daher kann die tatsächliche Luftmenge erhöht werden, ohne hinter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches mager wird, zurückzubleiben, und die Anforderung bezüglich des Betriebsverhaltens kann durch Unterdrücken einer Drehmomentvariation des Motors erfüllt werden, während die Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung aufrechterhalten wird.
  • Abschließend wird der Fall beschrieben, bei dem das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches nach der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung angefettet wird, wieder zu Stöchiometrie zurückgerührt wird. Gemäß der vorgenannten integrierten Steuerung wird, bis das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder zu Stöchiometrie zurückgeführt wird, nachdem das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhr-Unterbrechung angefettet wird, die Ziel-Luftmenge erhöht, und parallel dazu wird die Freigabe des unteren Schutzwertes durch den Wirkungsgrad-Schutzabschnitt 26 durchgeführt. Durch den Anstieg der Ziel-Luftmenge wird die Drosselklappe 4 in der Richtung betätigt, um die Öffnung zu vergrößern. Folglich wird das abgeschätzte bzw. bestimmte Drehmoment, welches basierend auf der tatsächlichen Drosselklappen-Öffnung berechnet wird, größer als das erforderliche Drehmoment, und der Zündzeitpunkt wird von dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert, um die Differenz auszugleichen. Der Zündzeitpunkt wird verzögert, wodurch ein Spielraum zwischen dem optimalen Zündzeitpunkt und dem entsprechenden vorliegenden Zündzeitpunkt erzeugt wird, um zu ermöglichen, dass der Zündzeitpunkt vorrückt.
  • Wenn das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis danach von fett zu Stöchiometrie verändert wird, tritt aufgrund der Verzögerung im Erhöhen der Luftmenge bezüglich des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches mager wird, eine Drehmomentreduktion auf. Jedoch liegt, wie vorstehend beschrieben ist, bei dem Zündzeitpunkt ein Spielraum vor, so dass der Zündzeitpunkt vorgerückt werden kann, und dadurch kann, falls der Zündzeitpunkt vorgerückt wird, das Drehmoment schnell erhöht werden, um in der Lage zu sein, eine Drehmomentvariation zu verhindern. Gemäß der Steuerungsvorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform wird die Differenz zwischen dem abgeschätzten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment reduziert, während das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager wird, wodurch der Zündzeitpunkt automatisch zu dem optimalen Zündzeitpunkt vorgerückt wird. Daher kann das Betriebsverhalten durch Unterdrücken der Abweichung des durch den Motor erzeugten Drehmoments von dem erforderlichen Drehmoment aufrechterhalten werden.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß der Steuerungsvorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform die Anforderung bezüglich der Emissionsleistung des Motors, die Anforderung bezüglich der Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Leistung und die Anforderung bezüglich des Betriebsverhaltens in einem hervorragenden Gleichgewicht erfüllt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannte Ausführungsform beschränkt und kann durch verschiedenartiges Modifizieren in dem Bereich ausgeführt werden, ohne von dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise wird in der vorgenannten Ausführungsform die Drosselklappe als das Stellglied für die Luftmengen-Steuerung verwendet, jedoch kann ein Einlassventil mit einem variablen Hub oder Arbeitswinkel verwendet werden.
  • Ferner wird in der vorgenannten Ausführungsform die Veränderungsgeschwindigkeit des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch den Tiefenpassfilter verringert, jedoch kann eine sogenannte regulierende Bearbeitung verwendet werden. Als ein Beispiel der regulierenden Bearbeitung kann ein gewichteter Durchschnitt angeführt werden. Alternativ kann durch Anwenden der Schutz-Bearbeitung auf die Veränderungsrate des erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die Veränderungsgeschwindigkeit verringert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Steuerungsvorrichtung
    4
    Drosselklappe
    6
    Zündvorrichtung
    8
    Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
    10
    Ermittlungsabschnitt für ein erforderliches Drehmoment
    12
    Ermittlungsabschnitt für einen erforderlichen Wirkungsgrad
    14
    Ermittlungsabschnitt für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis
    16
    Luftmengen-Steuerungs-Drehmoment-Berechnungsabschnitt
    18
    Ziel-Luftmengen-Berechnungsabschnitt
    20
    Berechnungsabschnitt für eine Ziel-Drosselklappenöffnung
    22
    Berechnungsabschnitt für ein abgeschätztes Drehmoment
    24
    Zündzeitpunkt-Steuerungs-Wirkungsgrad-Berechnungsabschnitt
    26
    Wirkungsgrad-Schutzabschnitt
    28
    Zündzeitpunkt-Berechnungsabschnitt
    30
    Berechnungsabschnitt für eine Kraftstoff-Einspritzmenge
    32
    Berechnungsabschnitt für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis
    34
    Tiefenpassfilter
    36
    Schalter
    40
    integrierter Steuerungsabschnitt

Claims (3)

  1. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, aufweisend: eine Ermittlungseinrichtung (10) für ein erforderliches Drehmoment, welche ein erforderliches Drehmoment ermittelt, das ein erforderlicher Wert eines Drehmoments ist, welches durch eine Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird; eine Ermittlungseinrichtung (14) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welche ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt, das ein erforderlicher Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines zur Verbrennung vorgesehenen Gasgemisches ist; eine Ziel-Luftmengen-Berechnungseinrichtung (18), welche basierend auf Daten, die durch Verknüpfen einer Beziehung einer Luftmenge und eines Drehmoments zu einem optimalen Zündzeitpunkt, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden, eine Ziel-Luftmenge zum Realisieren des erforderlichen Drehmoments unter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet; eine Luftmengen-Steuerungseinrichtung (20), welche ein Stellglied (4) für eine Luftmengen-Steuerung gemäß der Ziel-Luftmenge betätigt; eine Kraftstoff-Einspritzmengen-Steuerungseinrichtung (30), welche ein Stellglied (8) für eine Kraftstoff-Einspritzmengen-Steuerung gemäß dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis betätigt; eine Drehmoment-Schätzeinrichtung (22), welche basierend auf Daten, die durch Verknüpfen einer Beziehung einer Luftmenge und eines Drehmoments zu einem optimalen Zündzeitpunkt, zu einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden, eine Luftmenge abschätzt, die durch den Betrieb des Stellgliedes für die Luftmengen-Steuerung realisiert wird, und ein Drehmoment abschätzt, welches durch die abgeschätzte Luftmenge unter dem erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis realisiert wird; und eine Zündzeitpunkt-Steuerungseinrichtung (24, 28), welche einen Zündzeitpunkt steuert, um eine Differenz durch einen Zündzeitpunkt auszugleichen, die zwischen dem abgeschätzten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment auftritt, wenn eine vorbestimmte Zulassungs-Bedingung erfüllt ist, und den Zündzeitpunkt auf einem optimalen Zündzeitpunkt hält, wenn die Zulassungs-Bedingung nicht erfüllt ist, wobei die Ermittlungseinrichtung (14) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist: eine Berechnungseinrichtung (32) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welche eine Anforderung bezüglich der Emissionsleistung der Verbrennungskraftmaschine empfängt und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet, welches der Anforderung genügt, eine Veränderungsgeschwindigkeits-Verringerungseinrichtung (34), welche ein Signal des in der Berechnungseinrichtung (32) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechneten erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verarbeitet, um eine Veränderungsgeschwindigkeit davon zu verringern, und eine Abschluss-Ermittlungseinrichtung (36, 40), welche das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dessen Veränderungsgeschwindigkeit durch die Veränderungsgeschwindigkeits-Verringerungseinrichtung (34) verringert ist, als ein endgültiges erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt, wenn eine vorbestimmte Verringerungs-Bedingung erfüllt ist, und das in der Berechnungseinrichtung (32) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnete erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein endgültiges erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt, wenn die Verringerungs-Bedingung nicht erfüllt ist, wobei die Zulassungs-Bedingung das in der Berechnungseinrichtung (32) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnete erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches sich in einer fetten Richtung verändert, und einen Veränderungsbetrag davon enthält, der größer als ein vorbestimmter Ermittlungs-Referenzwert ist, und die Verringerungs-Bedingung den Veränderungsbetrag des in der Berechnungseinrichtung (32) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechneten erforderlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welcher größer als der Ermittlungs-Referenzwert ist, und die Zulassungs-Bedingung, die nicht erfüllt ist, enthält.
  2. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Zulassungs-Bedingung ferner einen Sauerstoff-Speicherbetrag eines Katalysators, welcher in einem Abgas-Durchlass der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, enthält, der einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet.
  3. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Berechnungseinrichtung (32) für ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis derart konfiguriert ist, um nach der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhrunterbrechung ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches fetter als Stöchiometrie ist, als ein erforderliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu berechnen, und das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorbestimmten Zeitspanne hin zu Stöchiometrie zu verändern, die Steuerungsvorrichtung ferner eine Ziel-Luftmengen-Erhöhungseinrichtung (12, 16) aufweist, welche die Ziel-Luftmenge zumindest solange erhöht, bis das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu Stöchiometrie verändert ist, nachdem das erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis angefettet wird, nach der Rückkehr von der Kraftstoffzufuhrunterbrechung, und die Zündzeitpunkt-Steuerungseinrichtung (24, 28) derart konfiguriert ist, um die Differenz, welche zwischen dem abgeschätzten Drehmoment und dem erforderlichen Drehmoment auftritt, durch Vorverlagern oder Verzögern des Zündzeitpunktes, zumindest während die Ziel-Luftmenge erhöht ist, auszugleichen.
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