DE112012006224B4

DE112012006224B4 - Steuerungsgerät für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE112012006224B4
Application number: DE112012006224.8T
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISH Yamaguchi Yuji; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI K Nakagawa Norihisa; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI K Okazaki Shuntaro
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2021-08-26
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: CN104220735B; WO2013153626A1; JPWO2013153626A1; CN104220735A; US9885307B2; DE112012006224T5; JP5787033B2; US20150120170A1

Abstract

Steuerungsgerät (100) für eine Brennkraftmaschine (200), das gestaltet ist, um die Brennkraftmaschine (200) zu steuern, wobei die Brennkraftmaschine (200) Folgendes aufweist:einen Abgasreinigungskatalysator (218), der in einem Auslassdurchgang (217) angeordnet ist;einen ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (219), der an einer stromaufwärtigen Seite des Katalysators (218) angeordnet ist und gestaltet ist, um einen ersten Ausgabewert (Vf) gemäß einem Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoreinströmgases auszugeben; undeinen zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (220), der an einer stromabwärtigen Seite des Katalysators (218) angeordnet ist und gestaltet ist, um einen zweiten Ausgabewert (Vr) gemäß einem Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoremissionsgases auszugeben,wobei das Steuerungsgerät (100) Folgendes aufweist:eine erste Bestimmungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um eine erste rückkopplungsgeregelte Variable (Qcor), um den ersten Ausgabewert (Vfr) gegen einen ersten Sollwert (Vfref) konvergieren zu lassen, gemäß einer ersten Abweichung zu bestimmen, die eine Abweichung zwischen dem ersten Ausgabewert (Vfr) und dem ersten Sollwert (Vfref) ist;eine zweite Bestimmungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um eine zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor), um den zweiten Ausgabewert (Vr) gegen einen zweiten Sollwert (Vrref) konvergieren zu lassen, gemäß einer zweiten Abweichung zu bestimmen, die eine Abweichung zwischen dem zweiten Ausgabewert (Vr) und dem zweiten Sollwert (Vrref) ist;eine Steuerungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um eine Kraftstoffeinspritzmenge (Qpfi) der Brennkraftmaschine (200) auf der Basis der bestimmten ersten rückkopplungsgeregelten Variable (Qcor) und der bestimmten zweiten rückkopplungsgeregelten Variable (Vfcor) zu steuern;eine Erfassungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen einer Vielzahl von Zylindern (201) der Brennkraftmaschine (200) zu erfassen; undeine Korrekturvorrichtung (100), die gestaltet ist, um die zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor) in eine Richtung, in der es kaum eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu einer Seite eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses gibt, gemäß einer Ausgabeabweichung (ΔVr) zwischen dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (219) und dem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (220) zu korrigieren, so dass ein Verringerungsbereich des Verhältnisses von Kraftstoff in Bezug auf die Luft verringert wird oder das Verhältnis von Kraftstoff in Bezug auf die Luft erhöht wird, falls das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht erfasst wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine, das gestaltet ist um eine Emissionsverschlechterung aufgrund eines Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts zwischen Zylindern in der Brennkraftmaschine, die mit einem Abgasreinigungskatalysator versehen ist, zu unterdrücken.
Technischer Hintergrund
Als diese Bauart eines Geräts, gibt es ein Gerät, das ein Abgassystem verwendet, das mit einem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor ohne eine Katalysatorschicht und einem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor mit einer Katalysatorschicht an der stromaufwärtigen Seite eines Katalysators versehen ist, der in einem Abgassystem angeordnet ist (siehe Patentliteratur 1). Gemäß einem Gerät, das eine Abnormalität einer Variation eines Luft-Kraftstoffverhältnisses zwischen Zylindern erfasst und das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, wird in dem Abgassystem eine Verschiebung des Ausgabewerts des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors zu einer Seite eines fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses aufgrund von Wasserstoff, die durch eine Variation des Luft-Kraftstoffverhältnisses zwischen Zylindern (d.h. das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht) verursacht wird, auf der Basis eines Unterschieds zwischen den Ausgaben der zwei Sensoren bestimmt. Es wird deshalb angenommen, dass die Abnormalität der Variation des Luft-Kraftstoffverhältnisses zwischen Zylindern mit einem geringen Einfluss von Rauschen genau erfasst wird.
Darüber hinaus offenbart die Patentliteratur auch solch eine Gestaltung, dass die Ausgabe des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors auf der Basis von Ausgabepeaks des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors und des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors korrigiert wird.
Es ist auch solch ein Gerät vorgeschlagen, das mit Sensoren versehen ist, die gestaltet sind, um ersten Luft-Kraftstoffverhältnisse an der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite eines Katalysators zu erhalten, und das gestaltet ist, um einen Korrekturbetrag auf der Basis eines Unterschieds zwischen einem stromabwärtigen Luft-Kraftstoffverhältnissoll und einer Sensorausgabe festzulegen, während gestattet wird, dass ein Rückkopplungskorrekturbetrag durch den stromabwärtigen Sensor jenseits eines Schutzbereichs ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2009 - 281 328 A
Patentliteratur 2: JP 2011 - 117341 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Falls es das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern gibt, wird Wasserstoff (H₂) in dem Zylinder an der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses erzeugt. Der Wasserstoff hat eine höhere Diffusionsrate als diejenigen von anderen Gaselementen in einem Abgas, und somit erfasst der A/F-Sensor (Luft-Kraftstoffverhältnissensor) leicht das Luft-Kraftstoffverhältnis eines Gases, das ein Erfassungsziel ist, als ein fetterer (d.h. niedrigerer) Wert als das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis.
Gemäß dem Gerät, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, ist der zweite Luft-Kraftstoffverhältnissensor mit der Katalysatorschicht versehen, und Wasserstoff wird aufgrund einer Reaktion in der Katalysatorschicht verbraucht. Es wird somit angenommen, dass der Ausgabewert des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors durch den Wasserstoff nicht beeinflusst wird. Deshalb ist die Logik die, dass das Ausmaß einer Abweichung zwischen einem Erfassungswert des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoffverhältnis von dem Unterschied der Ausgaben der zwei Sensoren geschätzt werden kann.
Das Gerät, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, hat jedoch das folgende Problem. Die Katalysatorschicht des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors hat eine Abgasreinigungsfunktion, aber sie ist dennoch ein kleiner und einfacher Katalysator, der an dem Sensor angebracht ist, und es gibt einen Unterschied in der Abgasreinigungsfunktion im Vergleich mit einem so genannten Abgasreinigungskatalysator, wie einem Dreiwegekatalysator, der normal für einen Abgasdurchgang einer Brennkraftmaschine vorgesehen werden kann.
Deshalb ist es, obwohl der Wasserstoff theoretisch durch die Katalysatorschicht zu einem gewissen Ausmaß gereinigt wird, extrem schwierig für den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor, das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases genau zu erfassen. Mit anderen Worten gesagt, ist der Ausgabewert des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor als ein Referenzwert beim Korrigieren des Ausgabewerts des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors unzureichend.
Darüber hinaus wird, zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Problem, in dem Gerät, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, der Luft-Kraftstoffverhältniszustand eines Gases (oder eines Katalysatoremissionsgases) nach Hindurchgehen durch den Abgasreinigungskatalysator, der an der stromabwärtigen Seite der zwei Luft-Kraftstoffverhältnissensoren gelegen ist, durch einen Sauerstoffkonzentrationssensor erfasst, der eine so genannte Z-Charakteristik hat, in der der Ausgabewert bei einem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis invertiert ist. Da diese Bauart von Sauerstoffkonzentrationssensor das Luft-Kraftstoffverhältnis nur in der Nähe des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses erfassen kann, ist es schwierig, einen Ausgabewert des Sauerstoffkonzentrationssensors für die Korrektur des Ausgabewerts des Luft-Kraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators zu verwenden, der durch den Wasserstoff beeinflusst wird.
Darüber hinaus wird in der vorstehend beschriebenen Gestaltung, aus dem gleichen Grund, das Luft-Kraftstoffverhältnis in dem Katalysator schwer bei dem Luft-Kraftstoffverhältnis als das Ziel genau aufrecht gehalten. Deshalb ist es schwierig, die Abweichung des Ausgabewerts des Luft-Kraftstoffverhältnissensors an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators zu der fetten Seite in Bezug auf das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis (nachstehend als eine „fette Verschiebung“ bezeichnet, wenn es die Gelegenheit erfordert) zu korrigieren, und es ist auch extrem schwierig gewünschte Abgasreinigungscharakteristiken für ein gesamtes Abgasreinigungssystem vorzusehen.
Diese Art von Problem kann auch in der gleichen Weise in dem Gerät auftreten, das in der Patentliteratur 2 offenbart ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, gibt es in der herkömmlichen Technologie, einschließlich der Geräte, die in dem zuvor genannten Patentliteraturen offenbart sind, Bedenken, dass die Abgasreinigungsleistung des Abgasreinigungssystems gestört ist, um eine Emission der Brennkraftmaschine zu verschlechtern, falls es das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern gibt.
In Anbetracht der vorstehend genannten Bedenken ist es deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, das gestaltet ist, um die Verschlechterung der Emission zu unterdrücken, falls es das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern gibt.
Lösung des Problems
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, ist ein Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung ein Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine, das gestaltet ist, um die Brennkraftmaschine zu steuern, wobei die Brennkraftmaschine mit Folgendem versehen ist: einem Abgasreinigungskatalysator, der in einem Auslassdurchgang angeordnet ist; einem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor, der an einer stromaufwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist und gestaltet ist, um einen ersten Ausgabewert gemäß einem Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoreinströmgases auszugeben; und einem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor, der an einer stromabwärtigen Seite des Katalysators angeordnet ist und gestaltet ist, um einen zweiten Ausgabewert gemäß einem Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoremissionsgases auszugeben, wobei das Steuerungsgerät mit Folgendem versehen ist: einer ersten Bestimmungsvorrichtung, die gestaltet ist, um eine erste rückkopplungsgeregelte Variable, um den ersten Ausgabewert gegen einen ersten Sollwert konvergieren zu lassen, gemäß einer ersten Abweichung zu bestimmen, die eine Abweichung zwischen dem ersten Ausgabewert und dem ersten Sollwert ist; und eine zweite Bestimmungsvorrichtung, die gestaltet ist, um eine zweite rückkopplungsgeregelte Variable, um den zweiten Ausgabewert gegen einen zweiten Sollwert konvergieren zu lassen, gemäß einer zweiten Abweichung zu bestimmen, die eine Abweichung zwischen dem zweiten Ausgabewert und dem zweiten Sollwert ist; einer Steuerungsvorrichtung, die gestaltet ist, um eine Kraftstoffeinspritzmenge der Brennkraftmaschine auf der Basis der bestimmten ersten rückkopplungsgeregelten Variable und der bestimmten zweiten rückkopplungsgeregelten Variable zu steuern; eine Erfassungsvorrichtung, die gestaltet ist, um ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen einer Vielzahl von Zylindern der Brennkraftmaschine zu erfassen; und eine Korrekturvorrichtung, die gestaltet ist, um die zweite rückkopplungsgeregelte Variable in eine Richtung, in der es kaum eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu einer Seite eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses gibt, gemäß einer Ausgabeabweichung zwischen dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor und dem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor zu korrigieren, so dass ein Verringerungsbereich des Verhältnisses von Kraftstoff in Bezug auf die Luft verringert wird oder das Verhältnis von Kraftstoff in Bezug auf die Luft erhöht wird, falls das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht erfasst wird (erster Gegenstand).
Jeder von dem ersten und zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise als ein linearer Luft-Kraftstoffverhältnissensor gestaltet, der eine praktisch ausreichende Luft-Kraftstoffverhältniserfassbarkeit in einer breiten Luft-Kraftstoffverhältnisregion einschließlich eines Luft-Kraftstoffverhältnisses an einer fetteren Seite und einer magereren Seite von dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis hat. Mit anderen Worten gesagt, unterscheidet sich der zweite Luft-Kraftstoffverhältnissensor an der stromabwärtigen Seite des Katalysators von einem Sauerstoffkonzentrationssensor, der eine so genannte Z-Charakteristik hat, die nur in einer binären Weise bestimmen können, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis an der fetten Seite (oder einer niedrigen Seite) oder an der mageren Seite (oder einer hohen Seite) in Bezug auf das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist. Der „Ausgabewert“ der Sensoren in der vorliegenden Erfindung kann jedoch verschiedenartig gemäß der Gestaltung der Sensoren sein. Beispielsweise kann der Ausgabewert ein Spannungswert sein, der gemäß einem hohen oder niedrigen Luft-Kraftstoffverhältnis variiert, um hoch oder niedrig zu sein, oder kann ein Spannungswert sein, der gemäß einem hohen oder niedrigen Luft-Kraftstoffverhältnis variiert, um niedrig oder hoch zu sein. Darüber hinaus ist der Ausgabewert nicht notwendigerweise der Spannungswert.
Gemäß dem Steuerungsgerät für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung wird die Kraftstoffeinspritzmenge durch die Steuerungsvorrichtung auf der Basis der ersten rückkopplungsgeregelten Variable, die durch die erste Bestimmungsvorrichtung bestimmt wird, und der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable, die durch die zweite Bestimmungsvorrichtung bestimmt wird, gesteuert.
Die erste rückkopplungsgeregelte Variable umfasst konzeptionell geregelte Variablen von verschiedenen Rückkopplungsregelungen (beispielsweise eine PID-Regelung, eine PI-Regelung, etc.), um den ersten Ausgabewert gegen den ersten Sollwert konvergieren zu lassen, die gemäß einer Abweichung (der ersten Abweichung) zwischen einem Ausgabewert des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors (des ersten Ausgabewerts) und einem Sollwert von diesem (dem ersten Sollwert) durchgeführt werden. Beispielsweise kann die erste rückkopplungsgeregelte Variable eine geregelte Variable sein, die durch Multiplizieren der ersten Abweichung mit einer vorbestimmten Regelverstärkung oder durch ähnliche Berechnungen erhalten wird und die für verschiedene arithmetische Operationen (beispielsweise der Arithmetik einer Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division) mit einer Basiskraftstoffeinspritzmenge verwendet wird.
Die zweite rückkopplungsgeregelte Variable umfasst konzeptionell geregelte Variablen von verschiedenen Regelungen (beispielsweise einer PID-Regelung, einer PI-Regelung, etc.), um den zweiten Ausgabewert gegen den zweiten Sollwert konvergieren zu lassen, die gemäß einer Abweichung (die zweite Abweichung) zwischen einem Ausgabewert des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors (der zweite Ausgabewert) und einem Sollwert von diesem (der zweite Sollwert) durchgeführt werden. Beispielsweise kann die zweite rückkopplungsgeregelte Variable eine geregelte Variable sein, die durch Multiplizieren der zweiten Abweichung mit einer vorbestimmten Regelverstärkung oder durch ähnliche Berechnungen erhalten wird und die für verschiedene arithmetische Operationen (beispielsweise die Arithmetik der Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division) mit der Basiskraftstoffeinspritzmenge verwendet wird.
Alternativ kann die zweite rückkopplungsgeregelte Variable eine geregelte Variable sein, die für die Korrektur der ersten rückkopplungsgeregelten Variable, die vorstehend beschrieben ist, verwendet wird. Beispielsweise kann die zweite rückkopplungsgeregelte Variable ein Korrekturbetrag sein, mit dem der Ausgabewert des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors (der erste Ausgabewert) zum Definieren der ersten rückkopplungsgeregelten Variable zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses oder zu der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses korrigiert wird, oder kann ein Korrekturbetrag sein, mit dem die erste rückkopplungsgeregelte Variable korrigiert wird. Wie vorstehend beschrieben ist, wird, falls der erste Ausgabewert oder die erste rückkopplungsgeregelte Variable korrigiert wird, die erste rückkopplungsgeregelte Variable bestimmt, während die erste rückkopplungsgeregelte Variable ein Element hat, um den zweiten Ausgabewert gegen den zweiten Sollwert konvergieren zu lassen, was zu einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge führt.
Nachstehend wird die Regelung in Verbindung mit der Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis der ersten rückkopplungsgeregelten Variablen als „erste Rückkopplungsregelung“ bezeichnet, wenn es die Gelegenheit erfordert, und die Regelung in Verbindung mit der direkten oder indirekten Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable wird als „zweite Rückkopplungsregelung“ bezeichnet, wenn es die Gelegenheit erfordert. Die erste und zweite Rückkopplungsregelung sind in der Wirkung der Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst. Der detaillierte Aspekt der Rückkopplungsregelung, wie vorstehend beschrieben ist, ist mehrdeutig; jedoch wird qualitativ die Basiskraftstoffeinspritzmenge direkt oder indirekt zu der Seite korrigiert, die die Kraftstoffeinspritzmenge verringert (d.h. zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses), falls die Sensorausgabe an der Seite des fetteren Luft-Kraftstoffverhältnisses (d.h. der Seite des niedrigeren Luft-Kraftstoffverhältnisses) als der Sollwert ist, und zu der Seite korrigiert, die die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht (d.h. zu der Seite des fetteren Luft-Kraftstoffverhältnisses), falls der Sensorausgabewert an der Seite des magereren Luft-Kraftstoffverhältnisses (d.h. an der Seite des höheren Luft-Kraftstoffverhältnis) ist als der Sollwert.
Insbesondere ist in dem Steuerungsgerät für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung der zweite Luft-Kraftstoffverhältnissensor an der stromabwärtigen Seite des Katalysators ein Sensor, der eine lineare Erfassbarkeit in einer breiten Luft-Kraftstoffverhältnisregion einschließlich des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses hat und der sich von dem herkömmlichen Sauerstoffkonzentrationssensor unterscheidet. Da darüber hinaus der Katalysator als eine Art Puffer funktioniert, ist der Gaszustand eines Abgases, das ein Erfassungsziel des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors ist, in sowohl einer Strömungsgeschwindigkeit als auch eine Strömungsgleichmäßigkeit stabil im Vergleich zu dem Gaszustand an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators.
Von diesem Punkt her hat das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators, das durch den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor erfasst wird, eine hohe Zuverlässigkeit. Die vorliegende Erfindung ist darin nützlich, dass das Luft-Kraftstoffverhältnis in dem Katalysator genau gesteuert werden kann, weil die zweite rückkopplungsgeregelte Variable mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt wird.
Darüber hinaus ist aus einigen Gründen, falls es einen Zylinder gibt, in dem Kraftstoff mit einer Menge mehr als eine endgültige Einspritzmenge eingespritzt wird, die durch die Steuerungsvorrichtung bestimmt ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis in dem Auslassdurchgang fett. Normalerweise wird die Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses aufgrund des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts zwischen den Zylindern, wie vorstehend beschrieben ist, durch die erste Rückkopplungsregelung unterdrückt, in der die Kraftstoffeinspritzmenge insgesamt zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses korrigiert wird.
In der Realität jedoch, falls es ein Ungleichgewicht gibt, das zu dem Abgasluft-Kraftstoffverhältnis zu der fetten Seite führt, wie vorstehend beschrieben ist, neigt Wasserstoff, der in dem Zylinder mit dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis erzeugt wird, dazu, an dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor unnötigerweise erfasst zu werden, und der erste Ausgabewert verschlechtert sich leicht zu der fetteren Seite als das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis. Mit anderen Worten gesagt tritt die fette Verschiebung des ersten Ausgabewerts leicht in dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor auf. Falls es die fette Verschiebung gibt, gibt es eine übermäßige Verschiebung zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnis in der ersten Rückkopplungsregelung, und das Luft-Kraftstoffverhältnis in dem Auslassdurchgang weicht wahrscheinlich von einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis ab, um die Emission zu verschlechtern.
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, ist das Steuerungsgerät für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass die zweite rückkopplungsgeregelte Variable durch die Korrekturvorrichtung korrigiert wird. Mit anderen Worten gesagt, korrigiert die Korrekturvorrichtung die zweite rückkopplungsgeregelte Variable in einer binären, schrittweisen oder kontinuierlichen Weise in der Richtung, in der es die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses kaum gibt, und zwar gemäß der Ausgabeabweichung zwischen dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor und dem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor, falls das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern durch die Erfassungsvorrichtung erfasst wird. Die „Ausgabeabweichung“ ist so, dass sie nicht einfach auf die Abweichung des Ausgabewerts beschränkt ist, sondern sie umfasst konzeptionell eine Abweichung zwischen verschiedenen Indexwerten in der gleichen Dimension, die von dem Ausgabewert abgeleitet sind.
Die „Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses“ meint eine Änderung zu der Seite, bei der sich das Verhältnis von Kraftstoff in Bezug auf die Luft verringert, und meint eine Änderung zu der Seite, bei der die Kraftstoffeinspritzmenge abnimmt, in dem Fall der gleichen Luftmenge, und meint eine Änderung zu der Seite, bei der die Luftmenge sich in dem Fall der gleichen Kraftstoffmenge erhöht. Deshalb meint die Korrektur der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable, die „in der Richtung, in der es kaum die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses gibt“ durchgeführt wird, eine Korrektur zum Verringern eines Verringerungsbereichs des Verhältnisses von Kraftstoff in Bezug auf die Luft, oder eine Korrektur zum Erhöhen des Verhältnisses von Kraftstoff in Bezug auf die Luft.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird in der zweiten Rückkopplungsregelung die Kraftstoffeinspritzmenge direkt oder indirekt zu der mageren Seite (zu der Seite, bei der sich ein Überschusskraftstoff verringert) korrigiert, falls eine Atmosphäre an der stromabwärtigen Seite des Katalysators an der fetten Seite (einer Überschusskraftstoffseite) im Bezug auf den Sollwert ist, und zu der fetten Seite (zu der Seite, bei der sich ein Überschussluftverhältnis verringert) korrigiert, falls die Atmosphäre an der mageren Seite (einer Überschussluftseite) ist.
Deshalb wirkt, falls das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators aufgrund des Abgases, das das fette Luft-Kraftstoffverhältnis hat, das durch das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht verursacht wird, fett wird, die zweite Rückkopplungsregelung, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses zu korrigieren. Falls die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge zu dem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis durch die zweite Rückkopplungsregelung die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge zu der übermäßig mageren Seite durch die erste Rückkopplungsregelung, die durch die fette Verschiebung verursacht wird, wie vorstehend beschrieben ist, überlappt, gibt es eine Möglichkeit, dass das Abgas eine übermäßig magere Atmosphäre wird, wodurch die Emission verschlechtert wird.
In Anbetracht der vorstehend genannten Punkte, ist die Korrekturvorrichtung derart gestaltet, dass der Betrag einer Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses durch die zweite Rückkopplungsregelung durch den Betrag einer Überschusskorrektur der Kraftstoffeinspritzmenge zu dem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis durch die erste Rückkopplungsregelung, die durch die fette Verschiebung verursacht wird, abgedeckt oder kompensiert wird.
Deshalb ist es gemäß dem Steuerungsgerät für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung möglich, das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators die ganze Zeit bei dem Sollwert zu halten und die Emissionsverschlechterung in bevorzugter Weise zu unterdrücken.
Es gibt keine 100%-ige Garantie einer fetten Verschiebung aufgrund des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts; jedoch ist die fette Verschiebung ein Phänomen, das durch den Wasserstoff verursacht wird, der aufgrund des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts erzeugt wird. Deshalb gibt es einen geringen Einfluss, selbst falls die Erfassung der fetten Verschiebung durch die Erfassung des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts ersetzt wird.
Es gibt verschiedene praktische Aspekte, wenn die Erfassungsvorrichtung das Ungleichgewicht erfasst, und die vorliegende Erfindung erfordert nicht die Beschränkung auf ein Erfassungsverfahren. Beispielsweise kann das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern durch den Zeitübergang des ersten Ausgabewerts als ein einfaches Verfahren bestimmt werden. Falls beispielsweise das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases von einem bestimmten Zylinder sich von dem eines anderen Zylinders unterscheidet, kann bestimmt werden, dass es das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern gibt.
Im Speziellen kann das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht auf der Basis eines Indexwerts erfasst werden, wie einem Ungleichgewichtsgrad, der im Voraus als das Ausmaß des Ungleichgewichts bestimmt werden kann. Hier ist der „Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichtsgrad“ ein quantitativer Index, der das Ausmaß des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts zwischen der Vielzahl von Zylindern meint, und der praktische Aspekt davon ist mehrdeutig in dem relevanten konzeptionellen Bereich. Der Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichtsgrad kann ein Wert sein, der für die Brennkraftmaschine bestimmt ist, oder kann Werte sein, die für die jeweiligen Zylinder bestimmt sind, gemäß einer praktischen Definition. Beispielsweise kann der „Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichtsgrad“ verschiedene Werte umfassen, die in den folgenden Punkten (1) bis (4) definiert sind. Der folgende Ausdruck „Wert entsprechend...“ umfasst konzeptionell eine geregelte Variable, eine physikalische Größe oder einen Indexwert, der eine eindeutige Beziehung mit einem Objektwert haben kann.

(1) Ein Wert entsprechend dem Prozentsatz des Luft-Kraftstoffverhältnisses von jedem Zylinder mit Bezug auf einen Durchschnittswert der Luft-Kraftstoffverhältnisse von allen Zylindern;
(2) Ein Wert entsprechend dem Prozentsatz des Luft-Kraftstoffverhältnisses eines bestimmten Zylinders in Bezug auf das Luft-Kraftstoffverhältnis der/des verbleibenden Zylinder(s);
(3) Ein Wert entsprechend dem Prozentsatz einer Abweichung zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Luft-Kraftstoffverhältnis von jedem Zylinder mit Bezug auf das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis; und
(4) Ein Wert entsprechend dem Prozentsatz des Luft-Kraftstoffverhältnisses von jedem Zylinder in Bezug auf das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis.

In einem Aspekt des Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung korrigiert die Korrekturvorrichtung die zweite rückkopplungsgeregelte Variable derart, das die Kraftstoffeinspritzmenge sich im Vergleich zu einem Fall weiter erhöht, wo die zweite Korrektur nicht durchgeführt wird (zweiter Gegenstand).
Gemäß diesem Aspekt korrigiert die Korrekturvorrichtung die zweite rückkopplungsgeregelte Variable derart, dass sich die Kraftstoffeinspritzmenge im Vergleich zu dem Fall weiter erhöht, wo die Korrektur der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable nicht durchgeführt wird. Es ist deshalb möglich, einen Einfluss der fetten Verschiebung des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors in bevorzugter Weise zu verringern.
Die zweite rückkopplungsgeregelte Variable kann, wie vorstehend beschrieben ist, eine geregelte Variable sein, durch die die Kraftstoffeinspritzmenge direkt mkorrigiert wird, oder kann eine geregelte Variable sein, durch die die Kraftstoffeinspritzmenge indirekt korrigiert wird durch Korrigieren des ersten Luft-Kraftstoffverhältnisses, das durch den ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor erfasst wird, oder kann eine geregelte Variable sein, durch die die Kraftstoffeinspritzmenge durch Korrigieren der ersten rückkopplungsgeregelten Variable indirekt korrigiert wird. In Verbindung mit der Änderung in dem Korrekturaspekt, wie vorstehend beschrieben ist, kann die tatsächliche Form, die durch die zweite rückkopplungsgeregelte Variable angewendet werden kann, verschiedenartig sein.
In einem weiteren Aspekt des Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung erfasst die Erfassungsvorrichtung das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht auf der Basis der Ausgabeabweichung (dritter Gegenstand).
Der Abgasreinigungskatalysator hat eine Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC), und falls eine Sauerstoffspeichermenge (OSA) den maximalen Wert übersteigt, der durch die OSC definiert ist, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite mager, weil der Sauerstoff, der nicht gespeichert werden kann, zu der stromabwärtigen Seite des Katalysators strömt. Falls darüber hinaus die OSA unter den minimalen Wert fällt, der durch die OSC definiert ist, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite fett, weil die Oxidationsreaktion an dem Katalysator kaum voranschreitet. Andererseits beeinflusst die magere/fette Änderung in dem Bereich der OSC des Katalysators das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators nicht direkt.
Selbst falls sich das Luft-Kraftstoffverhältnis, das an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators erfasst wird, aufgrund des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts ändert, ändert sich deshalb das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators nicht in einer angemessen Zeitspanne. Deshalb ist die Ausgabeabweichung zwischen dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor und dem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor wirksam als ein Referenzwert zum Erfassen des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts. In einem Fall beispielsweise, wo ein Regelungs-Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist, falls es kein Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern gibt, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Katalysators idealer Weise bei dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis durch die zuvor genannte erste und zweite Rückkopplungsregelung aufrechterhalten. Andererseits, selbst falls das Luft-Kraftstoffverhältnis, das an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators erfasst wird, sich zu der fetten Seite um einem gewissen Grad eines Betrags oder in einem gewissen Grad einer Zeit aufgrund des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts ändert, ändert sich das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators nicht signifikant. Somit ändert sich in diesem Fall die Ausgabeabweichung ungeachtet der Definition von dieser. Mit anderen Worten gesagt, falls ein geeignetes Kriterium für die Behandlung der Ausgabeabweichung vorgesehen wird, ist es möglich, das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern, das zu der fetten Verschiebung des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors führt, in bevorzugter Weise zu erfassen.
Darüber hinaus, da es eine Zeitverzögerung gibt, bis sich das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators ändert, ist die Korrektur durch die Korrekturvorrichtung bereits zu einem Zeitpunkt aktiv, zu dem sich das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators tatsächlich ändert, und die übermäßige Rückkopplungsregelung zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses kann unterdrückt werden.
In einem weiteren Aspekt des Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung korrigiert die Korrekturvorrichtung die zweite rückkopplungsgeregelte Variable durch Korrigieren eines Elementwerts, der die zweite rückkopplungsgeregelte Variable bildet, ist der Elementwert in einem Standardkennfeld und einem Korrekturkennfeld gespeichert, von denen jedes mit der zweiten Abweichung verknüpft wird, wobei das Standardkennfeld einem Fall entspricht, in dem der erste Ausgabewert nicht zu einer Seite eines fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis abweicht, wobei das Korrekturkennfeld einem Fall entspricht, in dem der erste Ausgabewert zu der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis abweicht, die zweite Bestimmungsvorrichtung die zweite rückkopplungsgeregelte Variable durch Auswählen des Elementwerts entsprechend der zweiten Abweichung von dem Standardkennfeld bestimmt, und die Korrekturvorrichtung die zweite rückkopplungsgeregelte Variable durch Auswählen des Elementwerts entsprechend der zweiten Abweichung von dem Korrekturkennfeld korrigiert (vierter Gegenstand).
Gemäß diesem Aspektwert, ist der Elementwert der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable in dem Standardkennfeld gespeichert, das in dem normalen Fall zu verwenden ist, in dem es keine fette Verschiebung gibt, und in dem Korrekturkennfeld, das in einem abnormalen Fall zu verwenden ist, in dem es die fette Verschiebung gibt. Die Kennfelder sind Steuerungskennfelder, die in verschiedenartigen Speichervorrichtung gespeichert werden können, wie beispielsweise in einem ROM, und auf die durch jede von der Korrekturvorrichtung und der zweiten Bestimmungsvorrichtung Bezug genommen werden kann, je nachdem wie es die Gelegenheit verlangt.
Der Elementwert umfasst konzeptionell einen Wert, der die zweite rückkopplungsgeregelte Variable bildet und der nicht beschränkt ist, solange eine Änderung des Elementwerts eine Änderung der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable fördern kann. Unter Berücksichtigung, dass die zweite Rückkopplungsregelung die Rückkopplungsregelung ist, kann der Elementwert bevorzugt einen Korrekturkoeffizienten umfassen, wie einen Korrekturkoeffizienten einer Rückkopplungsverstärkung, einen Lernwert der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable und dergleichen. Der Lernwert ist ein Wert, der durch einen Lernprozess aktualisiert wird, wenn es die Gelegenheit verlangt. Falls beispielsweise die Rückkopplungsregelung als eine PID-Regelung, eine PI-Regelung oder dergleichen durchgeführt wird, dann kann der Lernwert ein Wert entsprechend einer stetigen Komponente sein, die von einem I-Glied (Integralglied) oder dergleichen abgeleitet ist.
Gemäß diesem Aspekt wählt die zweite Bestimmungsvorrichtung das Standardkennfeld in dem normalen Fall aus, wählt den Elementwert von dem Standardkennfeld und kann somit die zweite rückkopplungsgeregelte Variable bestimmen. Darüber hinaus wählt die Korrekturvorrichtung das Korrekturkennfeld in dem abnormalen Fall aus, wählt den Elementwert von dem Korrekturkennfeld aus und ersetzt die zweite rückkopplungsgeregelte Variable, die in dem normalen Fall anzuwenden ist. Mit anderen Worten gesagt kann als die Arbeitsweise der Korrekturvorrichtung ein ähnlicher Prozess zu dem der zweiten Bestimmungsvorrichtung durch Auswählen eines relevanten Werts von dem Korrekturkennfeld durchgeführt werden, und dies verringert eine Last in Verbindung mit der Korrektur der zweiten rückkopplungsgeregelten Variable.
Das Korrekturkennfeld kann ein einzelnes Kennfeld oder eine Vielzahl von Kennfeldern sein, die in Stufen gemäß der Ausgabeabweichung geändert sind.
In einem Aspekt des Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung, in dem das Kennfeld verwendet wird, um die zweite rückkopplungsgeregelte Variable zu korrigieren, haben in dem Standardkennfeld der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in einer Region einer Seite eines fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf einen Referenzwert ist, und der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in einer Region einer Seite eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert ist, eine symmetrische Beziehung, in der die Elementwerte verschiedene Vorzeichen haben, und das Korrekturkennfeld ist ein Kennfeld, in dem der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in der Region einer Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert ist, und der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in der Region einer Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert ist, eine asymmetrische Beziehung durch Ändern, in dem Standardkennfeld, des Elementwerts in der Region einer Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert in einer Richtung, in der die Empfindlichkeit für die zweite Abweichung abnimmt (fünfter Gegenstand).
Gemäß diesem Aspekt sind in dem normalen Kennfeld die Elementwerte für die zweite Abweichung symmetrische Werte mit verschiedenen Vorzeichen und sind derart gestaltet, dass die Korrektur zu der mageren Seite und die Korrektur zu der fetten Seite äquivalent durchgeführt werden. Andererseits haben in dem Korrekturkennfeld die Elementwerte für die zweite Abweichung verschiedene Vorzeichen und sind asymmetrisch zwischen der fetten Seite und der mageren Seite. Im Speziellen ist das Korrekturkennfeld ein Kennfeld, in dem die Empfindlichkeit des Elementwerts für die zweite Abweichung verringert ist (beispielsweise entsprechend einem Kennfeld, in dem eine Steigung verringert ist oder eine Höhe verringert ist, falls der Elementwert an einer vertikalen Achse ist und die zweite Abweichung an einer horizontalen Achse ist), falls die zweite Abweichung an der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert ist (normalerweise ein Wert entsprechend dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis).
Durch solch eine Gestaltung ist es möglich, den Einfluss der fetten Verschiebung des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors, die durch Wasserstoff aufgrund des Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewichts verursacht wird, zu verringern.
In einem weiteren Aspekt des Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung ist jeder von dem ersten und dem zweiten Sollwert ein Wert, der einem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht (sechster Gegenstand).
Gemäß diesem Aspekt kann das Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromabwärtigen Seite des Katalysators bei dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis soweit wie möglich aufrechterhalten werden.
In einem weiteren Aspekt des Steuergeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung korrigiert die Korrekturvorrichtung die zweite rückkopplungsgeregelte Variable in eine Richtung des Unterdrückens der Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses, falls die Ausgabeabweichung anzeigt, dass der erste Ausgabewert an einer Seite eines fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses um einen vorbestimmten Wert oder mehr in Bezug auf den zweiten Ausgabewert ist (siebter Gegenstand).
Gemäß diesem Aspekt kann die fette Verschiebung des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors in einfacher Weise durch Versehen der Ausgabeabweichung mit einem geeigneten Schwellenwert erfasst werden. Im Übrigen umfasst der Ausdruck „an der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses um den vorbestimmten Wert oder mehr“, dass „ein Wert, der durch Subtrahieren eines Luft-Kraftstoffverhältnisses an der stromabwärtigen Seite des Katalysators von einem Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromaufwärtigen Seite des Katalysators erhalten wird, negativ ist“; jedoch sind signifikante Figuren und andere praktische Dinge, die zu berücksichtigen sind, nicht besonders beschränkt, sondern können flexibel sein.
In einem weiteren Aspekt des Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung umfasst die Ausgabeabweichung eine von (1) einer Abweichung zwischen dem ersten Ausgabewert und dem zweiten Ausgabewert, (2) einer Abweichung zwischen einem Peakwert des ersten Ausgabewerts und einem Peakwert des zweiten Ausgabewerts, (3) einer Abweichung zwischen einem Durchschnittswert des ersten Ausgabewerts und einem Durchschnittswert des zweiten Ausgabewerts, und (4) einer Abweichung zwischen einer Antwortgeschwindigkeit des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors und einer Antwortgeschwindigkeit des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors (achter Gegenstand).
Diese sind vernünftig und angemessen als praktische Aspekte der Ausgabeabweichung.
In dem Fall (1) beispielsweise wird eine Steuerung getreu einem tatsächlichen Phänomen aufgrund des direkten Vergleichs der Ausgabewerte erwartet. In dem Fall von (2) wird ein Effekt, um sicher zu sein, aufgrund des Vergleichs der Peakwerte (die offensichtlich Peakwerte in einer gewissen festgelegten Zeitspanne sind) erwartet. In dem Fall von (3) wird eine hohe Zuverlässigkeit erwartet, wobei ein Einfluss von Rauschen und einer Gashomogenität beseitigt ist. In dem Fall (4) ist eine Korrektur unabhängig von dem Ausgabewert möglich.
In einem weiteren Aspekt des Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung korrigiert die Korrekturvorrichtung eine Verstärkung, mit der die zweite Abweichung zu multiplizieren ist, oder einen Lernwert der zweiten geregelten Variable (neunter Gegenstand).
Die Verstärkung und der Lernwert dieses Typs sind angemessen als ein Element (äquivalent zu dem Elementwert, der vorstehend beschrieben ist), das die zweite rückkopplungsgeregelte Variable bildet, die eine rückkopplungsgeregelte Variable ist, und sind angemessen als das Korrekturziel der Korrekturvorrichtung.
Der Betrieb und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich von einer nachstehend erklärten Ausführungsform.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Gestaltungsdiagramm, das konzeptionell eine Gestaltung eines Maschinensystems in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine ECU darstellt, wenn eine Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung durchgeführt wird.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung in 2 darstellt.
4 ist ein Konzeptdiagramm, das ein Standardkennfeld darstellt, auf das in der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung in 2 Bezug genommen wird.
5 ist ein Konzeptdiagramm, das ein Korrekturkennfeld darstellt, auf das in der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung in 2 Bezug genommen wird.

Beschreibung der Ausführungsformen
[Ausführungsform der Erfindung]
Nachstehend wird mit Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
[Gestaltung der Ausführungsform]
Zuerst mit Bezug auf 1 eine Gestaltung eines Maschinensystems 10 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. 1 ist ein schematisches Gestaltungsdiagramm, das konzeptionell die Gestaltung des Maschinensystems 10 darstellt.
In 1 ist das Maschinensystem 10 an einem nicht dargestellten Fahrzeug montiert und ist mit einer ECU 100 und einer Maschine 200 versehen.
Die ECU 100 ist mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen versehen und ist elektronische Steuerungseinheit, die gestaltet ist, um den Betrieb des Maschinensystems 10 zu steuern. Die ECU 100 ist ein Beispiel des „Steuerungsgeräts für die Brennkraftmaschine“ der vorliegenden Erfindung. Die ECU 100 ist gestaltet, um eine Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung, die später beschrieben wird, gemäß einem Steuerungsprogramm durchzuführen, das in dem ROM gespeichert ist.
Die ECU 100 ist eine integrierte elektronische Steuerungseinheit, die gestaltet ist, um als ein Beispiel von jeder von der „ersten Bestimmungsvorrichtung“, der „zweiten Bestimmungsvorrichtung“, der „Steuerungsvorrichtung“, der „Erfassungsvorrichtung“ und der „Korrekturvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung zu funktionieren. Die physikalischen, mechanischen und elektrischen Gestaltungen von jeder der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und jede der Vorrichtungen kann auch als verschiedenartige Computersysteme oder dergleichen, wie beispielsweise eine Vielzahl von ECUs, verschiedenartige Verarbeitungseinheiten, verschiedenartige Steuerungseinrichtungen oder Microcomputergeräte gestaltet sein.
Die Maschine 200 ist eine Mehrzylinderbenzinmaschine, die ein Beispiel der „Brennkraftmaschine“ der vorliegenden Erfindung ist.
In 1 ist die Maschine 200 mit einer Vielzahl von Zylindern 201 versehen, die in einem Zylinderblock CB enthalten sind. In 1 sind die Zylinder 201 in einer Tiefenrichtung des Papiers angeordnet, und nur ein Zylinder 201 ist in 1 dargestellt.
In der Maschine 200 ist eine Brennkammer, die im Inneren des Zylinders 201 ausgebildet ist, mit einem Kolben 202 versehen, der eine Hin- und Herbewegung in einer Vertikalrichtung in der Zeichnung gemäß einer Explosionskraft erzeugt, die durch die Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemischs verursacht wird. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 202 wird in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 204 über eine Verbindungsstange 203 ungewandelt und als die Leistung des Fahrzeugs verwendet, an der die Maschine 200 montiert ist.
In der Nähe der Kurbelwelle 204 ist ein Kurbelpositionssensor 205 angeordnet, der gestaltet ist, um eine Drehposition der Kurbelwelle 204 (d.h. einen Kurbelwinkel) zu erfassen. Der Kurbelpositionssensor 205 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden. Auf den erfassten Kurbelwinkel wird durch die ECU 100 mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitspanne Bezug genommen, und der erfasste Kurbelwinkel wird beispielsweise für die Berechnung der Maschinendrehzahl NE und für die andere Steuerung verwendet.
In der Maschine 200 wird eine Luft, die von der Außenseite strömt (oder eine Einlassluft), durch ein nicht dargestelltes Reinigungsbauteil gereinigt und wird dann zu einem Einlassrohr 206 zugeführt, das den Zylindern gemeinsam ist. In dem Einlassrohr 206 ist eine Drosselklappe 207 angeordnet, die gestaltet ist, um eine Einlassluftmenge einzustellen, die die Menge der Einlassluft ist. Die Drosselklappe 207 ist als eine Bauart einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe gestaltet, deren Antriebszustand durch einen nicht dargestellten Drosselklappenmotor gesteuert wird, der mit der ECU 100 elektrisch verbunden ist.
Die ECU 100 führt eine Antriebssteuerung des Drosselklappenmotors, um grundsätzlich einen Drosselöffnungsgrad zu erhalten, gemäß einem Beschleunigeröffnungsgrad Ta durch, der durch einen nicht dargestellten Beschleunigerpositionssensor erfasst wird. Die ECU 100 kann auch den Drosselöffnungsgrad ohne eine Absicht eines Fahrers über eine Bewegungssteuerung des Drosselklappenmotors einstellen.
Die Einlassluft, die durch die Drosselklappe 207 eingestellt wird, wenn es die Gelegenheit erfordert, wird durch einen Einlassanschluss 208 korrespondierend zu jedem Zylinder 201 zu dem Inneren des Zylinders 201 bei Öffnen eines Einlassventils 209 zugeführt. Das Einlassventil 209 ist derart gestaltet, dass die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von diesem gemäß dem Nockenprofil eines Nockens 210 bestimmt wird, der im Querschnitt eine im Wesentlichen ovale Form hat, wie dargestellt ist.
Andererseits ist der Nocken 210 an einer Einlassnockenwelle (deren Bezugszeichen weggelassen ist) fixiert, die mit der Kurbelwelle 204 über eine Leistungsübertragungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Nockenrad und eine Steuerkette, gekoppelt ist. Deshalb hat die Öffnungs-/Schließphase des Einlassventils 209 eine eindeutige Beziehung in einem fixierten Zustand mit der Drehphase der Kurbelwelle 204 (d. h. dem Kurbelwinkel).
Hier variiert der fixierte Zustand zwischen dem Einlassnocken 210 und der Einlassnockenwelle in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks eines Steuerungsöls, das durch ein Hydraulikdruckantriebsgerät 211 zugeführt wird. Im Speziellen ist der Einlassnocken 210 mit der Einlassnockenwelle über ein flügelförmiges Bauteil gekoppelt, das als ein Flügel bezeichnet wird, und die Drehphase des Flügels und der Einlassnockenwelle ist gestaltet, um in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks zu variieren, der auf eine Hydraulikkammer des Hydraulikdruckantriebsgeräts 211 aufgebracht wird. Deshalb variiert die Drehphase des Einlassnockens 210, der an dem Flügel fixiert ist, und der Einlassnockenwelle auch in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks. Das Hydraulikdruckantriebsgerät 211 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die ECU 100 kann die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung des Einlassventils 209 durch die Steuerung des Hydraulikdruckantriebsgeräts 211 ändern.
Die Einlassluft, die zu dem Einlassanschluss 208 zugeführt wird, wird mit Kraftstoff (Benzin in der Ausführungsform) gemischt, der von einem Einlassanschlussinjektor 212 eingespritzt wird, indem ein Einspritzventil teilweise zu dem Einlassanschluss 208 freiliegt, um das zuvor genannte Luft-Kraftstoffgemisch zu bilden. Das Benzin als der Kraftstoff ist in einem nicht dargestellten Kraftstofftank gespeichert und wird zu dem Einlassanschlussinjektor 212 über ein nicht dargestelltes Förderrohr durch die Arbeitsweise einer nicht dargestellten Niederdruckspeisepumpe zugeführt. In dem Einlassanschlussinjektor 212 ist ein nicht dargestelltes Antriebsgerät, das das Einspritzventil antreibt, mit der ECU 100 elektrisch verbunden. Aufgrund dessen, dass die ECU 100 eine Ventilöffnungszeitspanne des Einspritzventils über dieses Antriebsgerät steuert, kann der Einlassanschlussinjektor 212 den Einlassanschluss 208 mit einem Betrag eines Kraftstoffeinspritzens gemäß der Ventilöffnungszeitspanne versorgen.
In der Brennkammer der Maschine 200 liegt eine Zündkerze (deren Bezugszeichen weggelassen ist) eines Zündungsgeräts 213, das ein Funkenzündungsgerät ist, teilweise frei. Das Luft-Kraftstoffgemisch, das in einem Kompressionshub der Maschine 200 komprimiert wird, wird durch einen Zündungsbetrieb der Zündkerze gezündet und verbrannt. Das Zündungsgerät 213 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und die Zündungszeitabstimmung des Zündungsgeräts 213 wird durch die ECU 100 gesteuert.
Andererseits strömt das Luft-Kraftstoffgemisch, das die Verbrennungsreaktion in der Brennkammer bewirkt, zu einem Auslassanschluss 216 bei Öffnung des Auslassventils 215 aus, wenn das Auslassventil 215, das einem Öffnungs-/Schließantreiben gemäß einer Öffnungs-/Schließzeitabstimmung, die gemäß dem Nockenprofil eines Auslassnockens 214 bestimmt ist, der mit der Kurbelwelle 204 indirekt gekoppelt ist, unterzogen wird, in einem Auslasshub nachfolgend zu einem Verbrennungshub geöffnet wird.
Ein Auslassrohr 217 ist mit dem Auslassanschluss 216 in jedem Zylinder über einen nicht dargestellten Auslasskrümmer gekoppelt. Das Auslassrohr 217 ist ein Beispiel des „Auslassdurchgangs“ der vorliegenden Erfindung.
In dem Auslassrohr 217 ist ein Dreiwegekatalysator 218 angeordnet, der ein Beispiel des „Abgasreinigungskatalysators“ der vorliegenden Erfindung ist. Der Dreiwegekatalysator 218 ist ein bekanntes Katalysatorgerät, in dem ein Edelmetall, wie Platin, an einer Katalysatorabstützung getragen ist, und ist gestaltet, um das Abgas zu reinigen, indem gestattet wird, dass eine Oxidationsverbrennung von HC und CO und die Reduktion von Stickstoffoxid NOx bei im Wesentlichen der gleichen Zeit voranschreiten.
An der stromaufwärtigen Seite des Dreiwegekatalysators 218 in dem Auslassrohr 217 ist ein erster Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 angeordnet, der gestaltet ist, um ein stromaufwärtsseitiges Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin zu erfassen, das das Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoreinströmgases ist, das in den Dreiwegekatalysator 218 einströmt. Der erste Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 ist beispielsweise ein Breitband-Luft-Kraftstoffverhältnissensor einer Grenzstrombauart, der mit einer Diffusionswiderstandsschicht versehen ist, und ist ein Beispiel des „ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors“ der vorliegenden Erfindung.
Der erste Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 ist ein Sensor, der gestaltet ist, um einen Ausgabespannungswert Vf (d.h. ein Beispiel des „ersten Ausgabewerts“ der vorliegenden Erfindung) gemäß dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin auszugeben. Mit anderen Worten gesagt, ist der erste Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 gestaltet, um das eingangsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin von einem Spannungswert indirekt zu erfassen, der eine eindeutige Beziehung zu dem stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin hat.
Der Ausgabespannungswert Vf ist gleich zu einem Referenzausgabespannungswert Vst, wenn das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist. Der Ausgabespannungswert Vf ist niedriger der Referenzausgabespannungswert Vst, falls das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin an der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses ist, und ist höher als der Referenzausgabespannungswert Vst, falls das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin an einer Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses ist. Mit anderen Worten gesagt, ändert sich der Ausgabespannungswert Vf fortlaufend in Bezug auf eine Änderung des stromaufwärtsseitigen Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fin. Der erste Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und auf den erfassten Ausgabespannungswert Vf wird durch die ECU 100 mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitspanne Bezug genommen.
An der stromabwärtigen Seite des Dreiwegekatalysators 218 in dem Auslassrohr 217 ist ein zweiter Luft-Kraftstoffverhältnissensor 220 angeordnet, der gestaltet ist, um ein stromabwärtsseitiges Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout erfassen, das das Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoremissionsgases ist, das aus dem Dreiwegekatalysator 218 ausströmt. Der zweite Luft-Kraftstoffverhältnissensor 220 ist beispielsweise ein Breitband-Luft-Kraftstoffverhältnissensor einer Grenzstrombauart, die mit einer Diffusionswiderstandsschicht versehen ist, und ist ein Beispiel des „zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors“ der vorliegenden Erfindung.
Der zweite Luft-Kraftstoffverhältnissensor 220 ist ein Sensor, der gestaltet ist, um einen Ausgabespannungswert Vr (d.h. ein Beispiel des „zweiten Ausgabewerts“ der vorliegenden Erfindung) gemäß dem stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout auszugeben. Mit anderen Worten gesagt ist der zweite Luft-Kraftstoffverhältnissensor 220 gestaltet, um das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout von einem Spannungswert indirekt zu erfassen, der eine eindeutige Beziehung zu dem stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout hat.
Der Ausgabespannungswert Vr ist gleich zu dem Referenzausgabespannungswert Vst, wenn das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist. Der Ausgabespannungswert Vr ist niedriger als der Referenzausgabespannungswert Vst, falls das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout an der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses ist, und ist höher als der Referenzausgabespannungswert Vst, falls das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout an der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses ist. Mit anderen Worten gesagt ändert sich der Ausgabespannungswert Vr kontinuierlich in Bezug auf eine Änderung des stromabwärtsseitigen Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fout. Der zweite Luft-Kraftstoffverhältnissensor 220 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und auf den erfassten Ausgabespannungswert Vr wird durch die ECU 100 mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitspanne Bezug genommen.
In der Maschine 200 ist in einem Wassermantel, der angeordnet ist, um den Zylinderblock CB umgeben, ein Wassertemperatursensor 222 angeordnet, der gestaltet ist, um eine Kältemitteltemperatur Tw zu erfassen, die die Temperatur eines Kältemittels (LLC) ist, das zirkuliert und zugeführt wird, um die Maschine 200 zu kühlen. Der Wassertemperatursensor 221 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und auf die erfasste Kältemitteltemperatur Tw wird durch die ECU 100 mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Erfassungszeitspanne Bezug genommen.
In der Maschine 200 ist darüber hinaus in dem Einlassrohr 206 ein Luftmengenmesser 221 angeordnet, der gestaltet ist, um eine Einlassluftmenge Ga zu erfassen. Der Luftmengenmesser 222 ist mit der ECU 100 elektrisch verbunden, und auf die erfasste Einlassluftmenge Ga wird durch die ECU 100 mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Erfassungszeitspanne Bezug genommen.
Die Maschine 200 in der Ausführungsform ist eine nicht aufgeladene Maschine, die Benzin als Kraftstoff verwendet; jedoch ist die Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung nicht auf die Maschine 200 beschränkt und kann verschiedenartige Gestaltungen haben. Beispielsweise können in der Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung die Anzahl von Zylindern, eine Zylinderanordnung, Kraftstoffarten, Kraftstoffeinspritzaspekte, Einlass-/Auslasssystemgestaltungen, ein Ventiltrieb- oder -System, Verbrennungsverfahren, ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Aufladeeinrichtung, Aufladeaspekte und dergleichen sich von denjenigen der Maschine 200 unterscheiden.
[Betrieb der Ausführungsform]
[Skizzierung der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung]
In der Maschine 200 wird eine Kraftstoffeinspritzmenge Qpfi des Einlassanschlussinjektors 212 durch die ECU 100 in der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung gesteuert, die die ganze Zeit in einer Betriebszeitspanne der Maschine 200 durchgeführt wird.
Nun wird mit Bezug auf 2 eine logische Gestaltung der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung erklärt. 22 ist ein Blockdiagramm, das die ECU 100 darstellt, wenn die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung durchgeführt wird. In 2 trägt ein Duplikatabschnitt von 1 die gleichen Bezugszeichen, und die Erklä-rung davon wird weggelassen.
In 2 ist die ECU 100 mit Steuerungsblöcken versehen, die eine Bestimmungseinheit 101 für ein stromaufwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis, eine Basiseinspritzmengenbestimmungseinheit 102, eine Additionseinrichtung 103, eine Bestimmungseinheit 104 für ein stromabwärtiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis, eine Nebenrückkopplungsarithmetikeinheit 105, eine Additionseinrichtung 106 und eine Hauptrückkopplungsarithmethikeinheit 107.
Die Bestimmungseinheit 101 für ein stromaufwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis ist ein Steuerungsblock, der ein stromaufwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fintg bestimmt, das ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis an der stromaufwärtigen Seite des Dreiwegekatalysators 218 ist. Das stromaufwärtsseitige Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fintg ist grundsätzlich das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis (14,6) mit Ausnahme für Übergangsbetriebsbedingungen oder dergleichen. Von der Bestimmungs-einheit 101 für ein stromaufwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis wird ein stromaufwärtsseitiger Sollspannungswert Vfref, der dem stromaufwärtsseitigen Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fintg entspricht, ausgegeben. Der stromaufwärtsseitige Sollspannungswert Vfref ist ein Beispiel des „ersten Sollwerts“ der vorliegenden Erfindung.
Die Basiseinspritzmengenbestimmungseinheit 102 ist ein Steuerungsblock, der eine Basiseinspritzmenge Qbase bestimmt, die die Basis der Kraftstoffeinspritzmenge Qpfi ist. Die Basiseinspritzmnenge Qbase wird auf der Basis des stromaufwärtigen Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fintg bestimmt (das von dem stromaufwärtsseitigen Sollspannungwert Vfref umgewandelt werden kann oder direkt von der Bestimmungseinheit 101 für ein stromaufwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis erhalten werden kann) und der Einlassluftmenge Ga bestimmt, die durch den Luftmengenmesser 222 erfasst wird. Die bestimmte Basiseinspritzmenge Qbase ist eine Basiseinspritzmenge zu einem Zeitpunkt, zu dem die Einlassluft, deren Einlassluftmenge Ga durch den Luftmengenmesser 222 erfasst wird, an dem Einlassanschluss 208 ankommt. Die Ankunftszeitabstimmung ist auf der Basis des Kurbelwinkels der Maschine 200 bekannt.
Hier wird die Basiseinspritzmenge Qbase durch eine Hauptrückkopplungsregelung und eine Nebenrückkopplungsregelung geregelt. Im Speziellen ist die Hauptrückkopplungsregelung eine Korrekturregelung für die Basiseinspritmenge Qbase, die derart durchgeführt wird, dass das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin, das durch den ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 erfasst wird, gegen das stromaufwärtsseitige Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fintg konvergiert. Die Nebenrückkopplungsregelung ist eine Korrekturregelung für die Basiseinspritzmenge Qbase, die derart durchgeführt wird, dass das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout, das durch den zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 220 erfasst wird, gegen ein stromabwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fouttg konvergiert. Der praktische Aspekt dieses Typs der Regelung ist mehrdeutig und die Regelung in der Ausführungsform, die später beschrieben wird, ist lediglich ein Beispiel.
Zuerst wird die Nebenrückkopplungsregelung erklärt. Die Nebenrückkopplungsregelung wird durch die Bestimmungseinheit 104 für ein stromabwärtiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis, die Nebenrückkopplungsarithmetikeinheit 105 und die Additionseinrichtung 106 eingerichtet.
Die Bestimmungseinheit 104 für ein stromabwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis ist ein Steuerungsblock, der das stromabwärtsseitige Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fouttg, das ein Sollwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gases an der stromabwärtigen Seite des Dreiwegekatalysators 218 ist, und zwar das Katalysatoremissionsgas, bestimmt. Es wird angenommen, dass das stromabwärtsseitige Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fouttg grundsätzlich das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis (14,6) ist. Die Bestimmungseinheit 104 für das stromabwärtsseitige Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis gibt einen stromabwärtsseitigen Sollspannungswert Vrref entsprechend dem stromabwärtsseitigen Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fouttg aus. Der stromabwärtsseitige Sollspannungswert Vrref ist ein Beispiel des „zweiten Sollwerts“ der vorliegenden Erfindung.
Die Nebenrückkopplungsarithmetikeinheit 105 ist ein Steuerungsblock, der eine nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor berechnet, die eine geregelte Variable zum Korrigieren des Ausgabespannungswerts Vf des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219 ist. Die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor ist ein Beispiel der „zweiten rückkopplungsgeregelten Variable“ der vorliegenden Erfindung.
Die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor ist ein Wert, der durch Multiplizieren des Absolutwerts |ΔVr| einer stromabwärtsseitigen Spannungsvariation ΔVr (ΔVr=Vr-Vrref), die eine Abweichung zwischen dem Ausgabespannungswert Vr des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 220 und des stromabwärtsseitigen Sollspannungswerts Vrref ist, mit einer Nebenrückkopplungsverstärkung Gfbr (Gfbr > 0) und einem Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 erhalten wird. Die Nebenrückkopplungsverstärkung Gfbr ist ein Beispiel des „Elementwerts“ der vorliegenden Erfindung.
Der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 hat einen negativen Wert, falls die stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr einen negativen Wert hat (d.h. das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout ist an der fetten Seite in Bezug auf das Soll), und hat einen positiven Wert, falls die stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr einen positiven Wert hat (d.h. das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout ist an der mageren Seite in Bezug auf das Soll).
Die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor, die von der Nebenrückkopplungsarithmetikeinheit 105 ausgegeben wird, wird zu dem Ausgabespannungswert Vf des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219 an der Additionseinrichtung 106 addiert und wird zu der Hauptrückkopplungsarithmetikeinheit 107 als ein stromaufwärtsseitiger Korrekturausgabespannungswert Vf' ausgegeben.
Als nächstes wird die Hauptrückkopplungsregelung erklärt. Die Hauptrückkopplungsregelung wird durch die Bestimmungseinheit 101 für ein stromaufwärtsseitiges Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis und die Hauptrückkopplungsarithmetikeinheit 107 eingerichtet.
Die Hauptrückkopplungsarithmetikeinheit 107 ist ein Steuerungsblock, der eine hauptrückkopplungsgeregelte Variable Qcor berechnet, die eine geregelte Variable zum Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge Qbase ist. Die hauptrückkopplungsgeregelte Variable Qcor ist ein Beispiel der „ersten rückkopplungsgeregelten Variable“ der vorliegenden Erfindung.
Die hauptrückkopplungsgeregelte Variable Qcor ist ein Wert, der durch Multiplizieren des Absolutwerts |ΔVf| einer stromaufwärtsseitigen Spannungsvariation ΔVf (ΔVf=Vf'-Vfref), die eine Abweichung zwischen dem stromaufwärtsseitigen Korrekturausgabespannungswert Vf', der von der Additionseinrichtung 106 ausgegeben wird, und dem stromaufwärtsseitigen Sollspannungswert Vfref ist, mit einer Hauptrückkopplungsverstärkung Gfbf (Gfbf >0) und einem Hauptrückkopplungskorrekturbetrag Kf1 erhalten wird.
Gemäß der Hauptrückkopplungsregelung, falls der Korrekturausgabespannungswert Vf' an der fetten Seite in Bezug auf das Soll ist, hat die hauptrückkopplungsgeregelte Variable Qcor einen negativen Wert und die Basiseinspritzmenge Qbase wird zu der Verzögerungsseite korrigiert. Als eine Folge wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Katalysatoreinströmgases (das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin) zu der mageren Seite korrigiert. Andererseits hat, falls der Ausgabespannungswert Vf' an der mageren Seite in Bezug auf das Soll ist, die hauptrückkopplungsgeregelte Variable Qcor einen positiven Wert und die Basiseinspritzmenge Qbase wird zu der Erhöhungsseite korrigiert. Als eine Folge wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des Katalysatoreinströmgases (das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin) zu der fetten Seite korrigiert.
Nun wird der Korrekturausgabespannungswert Vf' kurz erklärt.
Falls das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout an der fetten Seite in Bezug auf das Soll ist, hat der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 einen negativen Wert, und somit hat die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor einen negativen Wert. Deshalb wird der Korrekturausgabespannungswert Vf' zu der fetteren Seite korrigiert als der Ausgabespannungswert Vf des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219. Dies führt zu einer starken Korrektur zu der mageren Seite durch die hauptrückkopplungsgeregelte Varable Qcor in der Hauptrückkopplungsregelung, die vorstehend beschrieben ist.
Falls andererseits das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout an der mageren Seite in Bezug auf das Soll ist, hat der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 einen positiven Wert, und die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor hat somit einen positiven Wert. Deshalb wird der Korrekturausgabespannungswert Vf' zu der magereren Seite als der Spannungsausgabewert Vf des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219 korrigiert. Dies führt zu einer starken Korrektur zu der fetten Seite durch die hauptrückkopplungsgeregelte Variable Qcor in der Hauptrückkopplungsregelung, die vorstehend beschrieben ist.
Mit anderen Worten gesagt ist die Nebenrückkopplungsregelung in der Ausführungsform eine Regelung zum Korrigieren des Ausgabespannungswerts des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219, um das Luft-Kraftstoffverhältnis des Katalysatoremissionsgases (d.h. das strombwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout) gegen das stromabwärtsseitige Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fouttg konvergieren zu lassen. Anders ausgedrückt ist die Nebenrückkopplungsregelung als ein Teil der Hauptrückkopplungsregelung umfasst.
Der praktische Aspekt der Hauptrückkopplungsregelung und der Nebenrückkopplungsregelung ist mehrdeutig, wie vorstehend beschrieben ist. Beispielsweise braucht die Nebenrückkopplungsregelung nicht die Regelung zum Korrigieren des Ausgabespannungswerts Vf des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219 sein, wie vorstehend beschrieben ist, sondern kann eine Steuerung zum Korrigieren des stromaufwärtsseitigen Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fintg sein, oder kann eine Steuerung zum direkten Korrigieren der Basiseinspritzmenge Qbase sein. In jedem Fall ist eine gute Regelbarkeit für das Luft-Kraftstoffverhältnis des Katalysatoremissionsgases durch Anordnen des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 220, der gestaltet ist, um das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout linear zu erfassen, an der stromabwärtigen Seite des Dreiwegekatalysators 218 gegeben.
[Details der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung]
Als Nächstes werden mit Bezug auf 3 die Details der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung erklärt. 3 ist ein Flussdiagramm, das die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung darstellt.
In 3 wird die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung als eine Nebenroutine der Kraftstoffeinspritzsteuerung durchgeführt, die durch die ECU 100 an einem oberen Strom durchgeführt wird.
In der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung wird zuerst bestimmt, ob eine stöchiometrische Rückkopplungsbedingung erfüllt ist (Schritt S101). Die stöchiometrische Rückkopplungsbedingung ist eine Bedingung, in der jedes von dem stromaufwärtsseitigen Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fintg und dem stromabwärtsseitigen Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fouttg das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist. Die Bedingung, wie vorstehend beschrieben ist, wird im Voraus gemäß Betriebsbedingungen der Maschine 200 oder des Fahrzeugs bestimmt, an dem die Maschine 200 montiert ist.
Falls die stöchiometrische Rückkopplungsbedingung nicht erfüllt ist (der Schritt S101: NEIN), geht die ECU 100 in dem Prozess zu einem Schritt S103 und führt eine andere Steuerung durch. Eine andere Steuerung ist ein allgemeiner Ausdruck der Nebenroutine, die sich von der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung unterscheidet, und ist hier nicht genannt.
Falls die stöchiometrische Rückkopplungsbedingung erfüllt ist (der Schritt S101: JA), führt die ECU 100 die stöchiometrische Rückkopplungsregelung durch (Schritt S102). Die stöchiometrische Rückkopplungsregelung ist die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung, deren Steuerblöcke in 2 exemplarisch dargestellt sind. In der stöchiometrischen Rückkopplungsregelung wird der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag, der vorstehend beschrieben ist, auf Kr1 festgelegt.
In dem Schritt S102 wird ein Standardkennfeld, das eines von Steuerungskennfeldern ist, die in dem ROM gespeichert sind, verwendet, und der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 wird festgelegt. Nun wird mit Bezug auf 4 das Standardkennfeld erklärt. 4 ist ein Konzeptdiagramm, das das Standardkennfeld darstellt.
In 4 beschreibt das Standardkennfeld, dass der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 eine Beziehung einer Charakteristik L_Kr1 (durchgehende Linie) hat.
Im Speziellen, falls die stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr (d.h. ein Beispiel der „Ausgabeabweichung“ der vorliegenden Erfindung) an der horizontalen Achse ist und der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 an der vertikalen Achse ist, hat der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 einen negativen Wert in einem Negativwertbereich (d.h. eine Region eines fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses) an der linken Seite des Ursprungs (d.h. ein Zustand, in dem das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist) und hat einen positiven Wert in einer Positivwertregion (d.h. einer Region eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses) an der rechten Seite des Ursprungs. Der Absolutwert des Nebenrückkopplungskorrekturbetrags Kr1 hat eine lineare Beziehung zu dem Absolutwert der stromabwärtsseitigen Spannungsabweichung ΔVr, und der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 ist symmetrisch an der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses und der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses.
Hier hat der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 eine Beziehung des linearen Änderns in Bezug auf die stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr, und eine Rückkopplung ist stärker, wenn das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout mehr von dem Soll abweicht; jedoch ist dies ein Beispiel. Beispielsweise kann der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 eine Beziehung des Änderns in Stufen im Bezug auf die stromaufwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr haben oder kann einen konstanten festen Wert haben.
Mit nochmaligem Bezug auf 3 bestimmt in dem Prozess, in dem die stöchiometrische Rückkopplungsregelung durchgeführt wird, die ECU 100, ob eine Abweichung zwischen dem stromaufwärtsseitigen Ausgabespannungswert Vf und dem stromabwärtsseitigen Ausgabespannungswert Vr einen negativen Wert hat, d.h. ob das Katalysatoreinströmgas ein relativ fettes Luft-Kraftstoffverhältnis im Vergleich zu dem Katalysatoremissionsgas hat oder nicht (Schritt S104). Falls das Katalysatoremissionsgas ein fetteres Luft-Kraftstoffverhältnis hat, oder falls das Katalysatoreinströmgas ein Luft-Kraftstoffverhältnis gleich zu dem des Katalysatoremissionsgases hat (der Schritt S104: NEIN), stellt die ECU 100 einen Zähler C1 zurück (Schritt S106) und beendet die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung eine Art einer Nebenroutine. Selbst falls die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung einmal beendet wird, wird somit die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung wieder von dem Schritt S101 durchgeführt, falls eine Ausführungsbedingung in einer nicht dargestellten Hauptroutine erfüllt ist.
Falls das Katalysatoreinströmgas ein relativ fettes Luft-Kraftstoffverhältnis hat (Schritt S104: JA), erhöht die ECU 100 den Zähler C1 (Schritt S105), und bestimmt, ob der Zähler C1 größer als oder gleich wie ein Ungleichgewichtsbestimmungswert CO ist oder nicht (Schritt S107). Der Ungleichgewichtsbestimmungswert CO ist ein Wert, der durch Untersuchungen im Voraus angepasst ist. Falls der Zähler C1 geringer als der Ungleichgewichtsbestimmungswert CO ist (Schritt S107: NEIN), beendet die ECU 100 die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung.
Andererseits bestimmt, während der andauernden Situation, dass das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin geringer ist als das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout (d.h. das Katalysatoreinströmgas hat ein relativ fettes Luft-Kraftstoffverhältnis), falls der Zähler C1, der erhöht wird, wenn es die Gelegenheit erfordert, größer als oder gleich wie der Ungleichgewichtsbestimmungswert CO wird (Schritt S107: JA), die ECU 100, dass es ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen der Vielzahl von Zylindern der Maschine 200 gibt (Schritt S108). Mit anderen Worten gesagt, funktioniert in diesem Fall die ECU 100 als ein Beispiel der „Erfassungsvorrichtung“ der vorliegenden Erfindung.
Falls bestimmt wird, dass es das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht gibt, ändert ECU 100 den Nebenrückkopplungskorrekturbetrag, der vorstehend beschrieben ist, von Kr1 zu Kr2 und korrigiert die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor unter der Bestimmung, dass es eine fette Verschiebung in dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219 gibt (Schritt S109). Der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 ist in einem Korrekturkennfeld beschrieben, das in dem ROM gespeichert ist. Die ECU 100 ändert ein Kennfeld zum Auswählen des Nebenrückkopplungskorrekturbetrags von dem vorherigen Standardkennfeld zu dem Korrekturkennfeld und wählt den Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 aus. Falls der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag geändert wird, wird die Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungsregelung beendet.
Nun wird mit Bezug auf 5 das Korrekturkennfeld erklärt. 5 ist ein Konzeptdiagramm, das das Korrekturkennfeld darstellt. In 5 trägt ein Duplikatabschnitt von 4 das gleiche Bezugszeichen und die Erklärung davon wird weggelassen.
In 5 beschreibt das Korrekturkennfeld, dass der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 eine Beziehung eine Charakteristik L_Kr2 (durchgehende Linie) hat.
Im Speziellen, falls eine stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr an der horizontalen Achse ist und der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 an der vertikalen Achse ist, hat der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 einen negativen Wert in einer Negativwertregion (d.h. einer Region eines fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses) an der linken Seite des Ursprungs (d.h. ein Zustand, in dem das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist) und hat einen positiven Wert in einer Positivwertregion (d.h. einer Region eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses) an der rechten Seite des Ursprungs. Der Absolutwert des Nebenrückkopplungskorrekturbetrags Kr2 hat eine lineare Beziehung zu dem Absolutwert der stromabwärtsseitigen Spannungsabweichung ΔVr. Diese Punkte sind die gleichen wie diejenigen in dem Standardkennfeld, das in 4 dargestellt ist.
Andererseits ist in dem Korrekturkennfeld der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 asymmetrisch an der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses und der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses (siehe L_Kr1) (gestrichelte Linie), die symmetrisch ist). Mit anderen Worten gesagt, hat der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 in der Region des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses an der linken Seite des Ursprungs eine kleinere Steigung im Bezug auf die stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr als der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 in der Region des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses an der rechten Seite des Ursprungs. Anders gesagt, ist eine Empfindlichkeit für die stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr gering.
Falls der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 für die Nebenrückkopplungsregelung verwendet wird, wird die Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge zu der mageren Seite schwächer als in dem Fall, wo der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr1 verwendet wird, in einer Situation, in der das stromabwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fout einen Wert einer fetteren Seite als das Soll anzeigt.
Hier falls es das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen den Zylindern gibt, wird Wasserstoff von dem/den Zylinder(n) mit dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis erzeugt. Der Wasserstoff hat kleine Partikel und eine hohe Diffusionsrate, und der Erfassungsanschluss des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors 219 wird somit leicht mit dem Wasserstoff bedeckt. Als eine Folge neigt das stromaufwärtsseitige Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fin, das durch den ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 erfasst wird, dazu, zu der fetten Seite in Bezug auf ein Durchschnitts-Luft-Kraftstoffverhältnis des Katalysatoreinströmgases verschoben zu werden. Mit anderen Worten gesagt, tritt die fette Verschiebung in dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 leicht auf.
Falls es die fette Verschiebung gibt, weicht der stromaufwärtsseitige Ausgabespannungswert Vf in 2 übermäßig zu der fetten Seite ab. Falls keine Maßnahme ergriffen werden, wird somit die hauptrückkopplungsgeregelte Variable Qcor, die von der Hauptrückkopplungsarithmetikeinheit 107 ausgegeben wird, eine übermäßig magerseitige geregelte Variable und das Luft-Kraftstoffverhältnis des Katalysatoreinströmgases bleibt wahrscheinlich an der mageren Seite in Bezug auf das stromaufwärtsseitige Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fintg, um die Emission zu verschlechtern.
Somit wird in der Ausführungsform, falls das Katalysatoremissionsgas das fette Luft-Kraftstoffverhältnis hat (d.h. falls der stromabwärtsseitige Ausgabespannungswert Vr geringer als der stromabwärtsseitige Sollspannungswert Vrref ist), die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor, die zu dem stromaufwärtsseitigen Ausgabespannungswert Vf zu addieren ist, durch den Nebenrückkopplungskorrekturbetrag Kr2 korrigiert, sodass es schwierig ist, die Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses zu korrigieren. Als eine Folge wird eine Ausgabeänderung aufgrund der fetten Verschiebung durch eine Ausgabeänderung aufgrund der Änderung des Nebenrückkopplungskorrekturbetrags Kr2 beseitigt, wodurch die Emissionsverschlechterung unterdrückt werden kann.
In der Ausführungsform wird die Abweichung zwischen dem stromaufwärtsseitigen Ausgabespannungswert Vf und dem stromabwärtsseitigen Ausgabespannungswert Vr als die „Ausgabeabweichung“ der vorliegenden Erfindung verwendet; jedoch ist ein Aspekt, der durch die „Ausgabeabweichung“ der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Beispielsweise kann eine Abweichung zwischen dem Peakwert des stromaufwärtsseitigen Ausgabespannungswerts Vf in einer gewissen Zeitspanne und dem Peakwert des stromabwärtsseitigen Ausgabespannungswerts Vr in einer gewissen Zeitspanne verwendet werden. Alternativ kann eine Abweichung zwischen dem Durchschnittswert des stromaufwärtsseitigen Ausgabespannungswerts Vf in einer gewissen Zeitspanne und dem Durchschnittswert des stromabwärtsseitigen Ausgabespannungswerts Vr in einer gewissen Zeitspanne verwendet werden. Falls der Durchschnittswert verwendet wird, ist es möglich, eine genaue und stabile Ungleichgewichtsbestimmung durchzuführen. Darüber hinaus kann statt des Luft-Kraftstoffverhältnisäquivalentswerts von jedem Gas, wie vorstehend beschrieben ist, ein Unterschied einer Antwortgeschwindigkeit zwischen dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 und dem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 220 verwendet werden. Der Wasserstoff, der durch das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht verursacht wird, verschwindet aufgrund einer Katalysatorreaktion, wenn er durch den Dreiwegekatalysator 218 hindurch geht, und sein Einfluss tritt nur bei dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 in Erscheinung. Deshalb gibt es demzufolge einen erfassbaren Unterschied in der Antwortgeschwindigkeit zwischen den zwei Sensoren.
Die Ausführungsform stellt beispielhaft dar, dass der Nebenrückkopplungskorrekturbetrag, der der Korrekturkoeffizient der Nebenrückkopplungsverstärkung Gfbr ist, von Kr1 zu Kr2 als die Arbeitsweise der Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung korrigiert wird; jedoch ist dies ein Beispiel der Arbeitsweise der Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Wenn beispielsweise die Nebenrückkopplungsarithmetikeinheit 105 die nebenrückkopplungsgeregelte Variable Vfcor berechnet, können verschiedene bekannte Lernprozesse bevorzugt durchgeführt werden. Der Lernprozess ist beispielsweise ein Prozess des Speicherns der stetigen Komponente der nebenrückkopplungsgeregelten Variable als einen Lernwert, während die stetige Komponente aktualisiert wird, wenn es die Gelegenheit erfordert. Der Lernwert ist ein Wert, der in der nebenrückkopplungsgeregelten Variable als ein Beispiel des „Elementwerts“ der vorliegenden Erfindung widergespiegelt ist. Falls der Lernwert der nebenrückkopplungsgeregelten Variable zu der Verringerungsseite in Fällen korrigiert wird, wo es das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht gibt, oder in Fällen, wo es die fette Verschiebung in dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor 219 gibt und die stromabwärtsseitige Spannungsabweichung ΔVr zu der fetten Seite verschoben ist, dann ist es möglich, die übermäßige Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnis in der gleichen Weise zu vermeiden, wie vorstehend beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor genannte Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedene Änderungen können gemacht werden, falls es gewünscht ist, ohne von dem Kern oder der Lehre der Erfindung abzuweichen, die von den Ansprüchen und der gesamten Anmeldung gelesen werden kann. Es ist beabsichtigt, dass ein Steuerungsgerät für eine Brennkraftmaschine, das solche Änderungen beinhaltet, auch innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge in der Brennkraftmaschine angewendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Maschinensystem
100: ECU
200: Maschine
CB: Zylinderblock
201: Zylinder
212: Einlassanschlussinjektor
217: Auslassrohr
218: Dreiwegekatalysator
219: erster Luft-Kraftstoffverhältnissensor
222: zweiter Luft-Kraftstoffverhältnissensor

Claims

Steuerungsgerät (100) für eine Brennkraftmaschine (200), das gestaltet ist, um die Brennkraftmaschine (200) zu steuern, wobei die Brennkraftmaschine (200) Folgendes aufweist: einen Abgasreinigungskatalysator (218), der in einem Auslassdurchgang (217) angeordnet ist; einen ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (219), der an einer stromaufwärtigen Seite des Katalysators (218) angeordnet ist und gestaltet ist, um einen ersten Ausgabewert (Vf) gemäß einem Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoreinströmgases auszugeben; und einen zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (220), der an einer stromabwärtigen Seite des Katalysators (218) angeordnet ist und gestaltet ist, um einen zweiten Ausgabewert (Vr) gemäß einem Luft-Kraftstoffverhältnis eines Katalysatoremissionsgases auszugeben, wobei das Steuerungsgerät (100) Folgendes aufweist: eine erste Bestimmungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um eine erste rückkopplungsgeregelte Variable (Qcor), um den ersten Ausgabewert (Vfr) gegen einen ersten Sollwert (Vfref) konvergieren zu lassen, gemäß einer ersten Abweichung zu bestimmen, die eine Abweichung zwischen dem ersten Ausgabewert (Vfr) und dem ersten Sollwert (Vfref) ist; eine zweite Bestimmungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um eine zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor), um den zweiten Ausgabewert (Vr) gegen einen zweiten Sollwert (Vrref) konvergieren zu lassen, gemäß einer zweiten Abweichung zu bestimmen, die eine Abweichung zwischen dem zweiten Ausgabewert (Vr) und dem zweiten Sollwert (Vrref) ist; eine Steuerungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um eine Kraftstoffeinspritzmenge (Qpfi) der Brennkraftmaschine (200) auf der Basis der bestimmten ersten rückkopplungsgeregelten Variable (Qcor) und der bestimmten zweiten rückkopplungsgeregelten Variable (Vfcor) zu steuern; eine Erfassungsvorrichtung (100), die gestaltet ist, um ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht zwischen einer Vielzahl von Zylindern (201) der Brennkraftmaschine (200) zu erfassen; und eine Korrekturvorrichtung (100), die gestaltet ist, um die zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor) in eine Richtung, in der es kaum eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu einer Seite eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses gibt, gemäß einer Ausgabeabweichung (ΔVr) zwischen dem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (219) und dem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (220) zu korrigieren, so dass ein Verringerungsbereich des Verhältnisses von Kraftstoff in Bezug auf die Luft verringert wird oder das Verhältnis von Kraftstoff in Bezug auf die Luft erhöht wird, falls das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht erfasst wird.
Steuerungsgerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 1, wobei die Korrekturvorrichtung (100) die zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor) derart korrigiert, dass sich die Kraftstoffeinspritzmenge (Qpfi) im Vergleich zu einem Fall weiter erhöht, in dem die Korrektur nicht durchgeführt wird.
Steuergerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung (100) das Luft-Kraftstoffverhältnis-Ungleichgewicht auf der Basis der Ausgabeabweichung (ΔVr) erfasst.
Steuerungsgerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 1, wobei die Korrekturvorrichtung (100) die zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor) durch Korrigieren eines Elementwerts korrigiert, der die zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor) bildet, der Elementwert in einem Standardkennfeld und einem Korrekturkennfeld gespeichert ist, von denen jedes mit der zweiten Abweichung verknüpft ist, wobei das Standardkennfeld einem Fall entspricht, in dem der erste Ausgabewert (Vfr) nicht zu einer Seite eines fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf ein tatsächliches Luft-Kraftstoffverhältnis abweicht, wobei das Korrekturkennfeld einem Fall entspricht, in dem der erste Ausgabewert (Vfr) zu der Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis abweicht, die zweite Bestimmungsvorrichtung (100) die zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor) durch Auswählen des Elementwerts, der der zweiten Abweichung entspricht, von dem Standardkennfeld bestimmt, und die Korrekturvorrichtung (100) die zweite rückkopplungsgeregelte Variable (Vfcor) durch Auswählen des Elementwerts, der der zweiten Abweichung entspricht, von dem Korrekturkennfeld korrigiert.
Steuerungsgerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 4, wobei in dem Standardkennfeld der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in einer Region einer Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf einen Referenzwert ist, und der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in einer Region einer Seite eines mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert ist, eine symmetrische Beziehung haben, in der die Elementwerte verschiedene Vorzeichen haben, und das Korrekturkennfeld ein Kennfeld ist, in dem der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in der Region einer Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert ist, und der Elementwert in dem Fall, in dem die zweite Abweichung in der Region einer Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert ist, eine asymmetrische Beziehung haben, und zwar durch Ändern, in dem Standardkennfeld, des Elementwerts in der Region einer Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses in Bezug auf den Referenzwert in eine Richtung, in der sich eine Empfindlichkeit für die zweite Abweichung verringert.
Steuerungsgerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 1, wobei jeder von dem ersten Sollwert (Vfref) und dem zweiten Sollwert (Vrref) ein Wert ist, der einem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht.
Steuerungsgerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 1, wobei die Korrekturvorrichtung (100) die zweite rückkopplungsgesteuerte Variable (Vfcor) in eine Richtung des Unterdrückens der Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge zu der Seite des mageren Luft-Kraftstoffverhältnisses unterdrückt, falls die Ausgabeabweichung (ΔVr) anzeigt, dass der erste Ausgabewert (Vfr) an einer Seite des fetten Luft-Kraftstoffverhältnisses um einen vorbestimmten Wert oder mehr in Bezug auf den zweiten Ausgabewert (Vr) ist.
Steuerungsgerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 1, wobei die Ausgabeabweichung (ΔVr) eine von (1) einer Abweichung zwischen dem ersten Ausgabewert (Vfr) und dem zweiten Ausgabewert (Vr), (2) einer Abweichung zwischen einem Peakwert des ersten Ausgabewerts (Vfr) und einem Peakwert des zweiten Ausgabewerts (Vr), (3) einer Abweichung zwischen einem Durchschnittswert des ersten Ausgabewerts (Vfr) und einem Durchschnittswert des zweiten Ausgabewerts (Vr) und (4) einer Abweichung zwischen einer Antwortgeschwindigkeit des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors (219) und einer Antwortgeschwindigkeit des zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors (220) umfasst.
Steuerungsgerät (100) für die Brennkraftmaschine (200) nach Anspruch 1, wobei die Korrekturvorrichtung (100) eine Verstärkung korrigiert, mit der die zweite Abweichung zu multiplizieren ist, oder einen Lehrwert der zweiten geregelten Variable (Vfcor) korrigiert.