DE112013007227B4 - Steuerungsverfahren für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche ein AGR-Ventil (12) aufweist, das eine AGR-Rate reguliert, und welche derart konfiguriert ist, dass diese in der Lage ist, einen ersten Betrieb durch ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches sich nahe an einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet, und einen zweiten Betrieb durch ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auszuwählen, wobei ein Einlassluftbetrag zu einer Zeit des ersten Betriebs mit einem ersten Zielluftbetrag, welcher unter Verwendung des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, als ein Zielluftbetrag gesteuert wird, und der Einlassluftbetrag zu einer Zeit des zweiten Betriebs mit einem zweiten Zielluftbetrag, welcher unter Verwendung des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, als der Zielluftbetrag gesteuert wird,wobei ein Öffnungsgrad des AGR-Ventils (12) zu der Zeit des ersten Betriebs auf einen ersten Öffnungsgrad gesteuert ist,der Öffnungsgrad des AGR-Ventils (12) zu der Zeit des zweiten Betriebs auf einen zweiten Öffnungsgrad gesteuert ist, welcher größer als der erste Öffnungsgrad ist, undin einer Zeitphase, welche einer Umschalt-Zeitphase ausgehend von dem ersten Betrieb hin zu dem zweiten Betrieb entspricht, und welche einer Zeitphase entspricht, bis ein tatsächlicher Luftbetrag zu dem zweiten Zielluftbetrag wird, nachdem der Zielluftbetrag zu dem zweiten Zielluftbetrag wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird, ein Zündzeitpunkt verzögert wird und der Öffnungsgrad des AGR-Ventils (12) auf einen dritten Öffnungsgrad gesteuert wird, welcher größer als der erste Öffnungsgrad und kleiner als der zweite Öffnungsgrad ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung, welche eine integrierte Steuerung eines Luftbetrags, eines Kraftstoff-Zuführbetrags, eines Zündzeitpunkts und einer AGR-Rate einer Verbrennungskraftmaschine durchführt, welche derart konfiguriert ist, dass diese in der Lage ist, ein für den Betrieb verwendetes Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen zumindest zwei Luft-Kraftstoff-Verhältnissen umzuschalten bzw. zu wechseln.
  • Stand der Technik
  • Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer JP 2002-339778 A offenbart eine Technologie (nachfolgend als „Stand der Technik“ bezeichnet) mit Bezug auf eine Umschaltsteuerung eines Verbrennungsverfahrens bei einer Verbrennungskraftmaschine, welche in der Lage ist, das Verbrennungsverfahren der Verbrennungskraftmaschine ausgehend von einer stöchiometrischen Verbrennung durch ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einer mageren Verbrennung durch ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis, oder ausgehend von der mageren Verbrennung hin zu der stöchiometrischen Verbrennung umzuschalten bzw. zu wechseln. Wenn der Verbrennungsmodus bei der Verbrennungskraftmaschine des Standes der Technik ausgehend von der stöchiometrischen Verbrennung hin zu der mageren Verbrennung umgeschaltet bzw. gewechselt wird, wird die AGR-Rate zu diesem Zeitpunkt ausgehend von dem Wert entsprechend der stöchiometrischen Verbrennung hin zu dem Wert entsprechend der mageren Verbrennung umgeschaltet bzw. gewechselt.
  • Als ein Beispiel der Betriebsbedingung, bei welcher das Verbrennungsverfahren der Verbrennungskraftmaschine ausgehend von der stöchiometrischen Verbrennung hin zu der mageren Verbrennung umgeschaltet wird, ist der Fall genannt, bei welchem ausgehend von dem Bereich stöchiometrischer Verbrennung unter einer extrem niedrigen Last eines Leerlaufbetriebs oder dergleichen in Richtung hin zu dem Bereich magerer Verbrennung unter einer niedrigen Last eine Beschleunigung durchgeführt wird. Wenn der vorstehend beschriebene Stand der Technik auf diese Umschaltbedingung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses angewendet wird, wird zu dem Zeitpunkt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, die AGR-Rate ausgehend von dem Wert entsprechend der stöchiometrischen Verbrennung hin zu dem Wert entsprechend der mageren Verbrennung umgeschaltet. Die tatsächliche AGR-Rate verändert sich jedoch nicht unmittelbar, auch wenn die AGR-Rate im Ansprechen auf das Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umgeschaltet wird. Dies liegt daran, da eine Ansprechverzögerung des AGR-Ventils, welches dem Stellglied entspricht, das die AGR-Rate reguliert, und eine Ansprechverzögerung entsprechend der Kapazität des AGR-Pfades von dem AGR-Ventil zu der Drossel auftritt. Folglich kann bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik das Problem auftreten, dass die tatsächliche AGR-Rate direkt nach dem Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu dem Zeitpunkt der Beschleunigung unzureichend wird und die Verbrennung verschlechtert ist.
  • Als Lösung des Problems ist es beispielsweise denkbar, die AGR-Rate vor dem Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umzuschalten. Es ist insbesondere denkbar, den Zielwert der AGR-Rate vor dem Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem Wert entsprechend dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem Wert entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, in dem Fall des Umschaltens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, mit welchem die stöchiometrische Verbrennung durchgeführt wird, hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, mit welchem die magere Verbrennung durchgeführt wird, zu dem Zeitpunkt der Beschleunigung umzuschalten. Gemäß der AGR-Steuerung durch die Lösung wird die AGR-Rate hin zu dem Zielwert entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet, bevor das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem mageren Luft-Kraftstoff- Verhältnis wird, und daher wird als Gegenmaßnahme für die Ansprechverzögerung der AGR-Rate ein bestimmter Effekt vorgesehen.
  • Bei der AGR-Steuerung gemäß der vorstehend beschriebenen Lösung existiert jedoch die Zeitphase, in welcher die stöchiometrische Verbrennung durchgeführt wird, obwohl der Zielwert der AGR-Rate dem Wert entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Bei der stöchiometrischen Verbrennung ist der Anteil von Frischluft (eine Frischluftrate) in dem Abgas im Vergleich zu der mageren Verbrennung gering. Folglich wird, wenn die AGR-Rate entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter Berücksichtigung der Frischluftrate berechnet wird, die AGR-Rate in der vorstehend beschriebenen Zeitphase übermäßig hoch und eine Drehmomentschwankung aufgrund der Verschlechterung der Verbrennung wird befürchtet.
  • Darüber hinaus offenbart die DE 699 33 252 T2 ein Motor-Regelsystem für einen Motor, welcher mit Ansaugluftstrom-Regelvorrichtungen zur Regelung eines von einem Ansaugkanal in eine Verbrennungskammer des Motors hinein eingebrachten Ansaugluftstroms gemäß eines Regelungswerts davon ausgerüstet ist, und die in einer Mehrzahl von Motor-Betriebsmodi arbeitet, die in der Form der Kraftstoffeinspritzung gemäß Motor-Betriebsbedingungen verschieden sind; mit einer Regelvorrichtung, um auf Grundlage einer Veränderung in diesem Motor-Betriebszustand zu beurteilen, ob eine Modusumstellung von einem dieser Motor-Betriebsmodi zu einem anderen dieser Motor-Betriebsmodi gefordert ist; um diesen Regelungswert mit einem Grenzwert dieser Ansaugluftstrom-Regelvorrichtungen zu vergleichen, der in diesem einen Motor-Betriebsmodus zulässig ist, wenn eine spezielle Modusumstellung zwischen diesen Motor-Betriebsmodi gefordert ist; und diese Ansaugluftstrom-Regelvorrichtungen zu regeln, um so einen Regelungs-Zielwert dieser Ansaugluftstrom-Regelvorrichtungen für diesen einen Motor-Betriebsmodus zu erreichen, zu welchem diese spezielle Modusumstellung vorgenommen wird; während diese spezielle Modusumstellung zurückgehalten wird, bis dieser Regelungswert diesen Grenzwert erreicht, wenn dieser Regelungswert als außerhalb dieses Grenzwerts liegend beurteilt wird.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte im Lichte des vorstehend beschriebenen Problems und ein Problem der vorliegenden Erfindung liegt darin, bei einer Verbrennungskraftmaschine, welche derart konfiguriert ist, dass diese in der Lage ist, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Verwendung bei einem Betrieb zwischen zumindest zwei Luft-Kraftstoff-Verhältnissen umzuschalten bzw. zu wechseln, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem hohen Ansprechverhalten umzuschalten, während ein Drehmoment sanft in einer Richtung verändert wird, um das Drehmoment gemäß der Anforderung des Fahrers zu erhöhen, und zu verhindern, dass eine AGR-Rate übermäßig hoch wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf die Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine angewendet werden. Nachfolgend ist eine allgemeine Kurzdarstellung einer Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie jedoch aus dem Inhalt der nachstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung ersichtlich ist, kann die vorliegende Erfindung auf die Vorgänge eines Steuerungsverfahrens für eine Verbrennungskraftmaschine angewendet werden und diese kann ebenso auf einen Algorithmus eines Programms angewendet werden, welches mit einer Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird.
  • Eine Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert als ein zu steuerndes Objekt eine Verbrennungskraftmaschine mit einem AGR-Ventil, welches eine AGR-Rate reguliert, und diese ist derart konfiguriert, dass diese in der Lage ist, einen ersten Betrieb durch ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches sich nahe an einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet, und einen zweiten Betrieb durch ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auszuwählen, wobei ein Einlassluftbetrag zu einer Zeit des ersten Betriebs mit einem ersten Zielluftbetrag, welcher unter Verwendung des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, als ein Zielluftbetrag gesteuert wird, und der Einlassluftbetrag zu einer Zeit des zweiten Betriebs mit einem zweiten Zielluftbetrag, welcher unter Verwendung des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, als der Zielluftbetrag gesteuert wird. Die Steuerungsvorrichtung steuert einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils zu der Zeit des ersten Betriebs auf einen ersten Öffnungsgrad, steuert den Öffnungsgrad des AGR-Ventils zu der Zeit des zweiten Betriebs auf einen zweiten Öffnungsgrad, welcher größer als der erste Öffnungsgrad ist, und steuert in einer Zeitphase, welche einer Umschalt-Zeitphase ausgehend von dem ersten Betrieb hin zu dem zweiten Betrieb entspricht, und welche einer Zeitphase entspricht, bis ein tatsächlicher Luftbetrag zu dem zweiten Ziel-Luftbetrag wird, nachdem der Zielluftbetrag zu dem zweiten Zielluftbetrag wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis, verzögert einen Zündzeitpunkt und steuert den Öffnungsgrad des AGR-Ventils auf einen dritten Öffnungsgrad, welcher größer als der erste Öffnungsgrad und kleiner als der zweite Öffnungsgrad ist. Bei der Steuerung des Öffnungsgrades des AGR-Ventils, welche durch die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wird vorzugsweise eine Frischluftrate berücksichtigt, welche einem Anteil von in einem Abgas enthaltener unverbrannter Luft entspricht. Die Steuerungsvorrichtung führt insbesondere eine Steuerung in einer solchen Art und Weise durch, dass eine Differenz zwischen dem zweiten Öffnungsgrad und dem dritten Öffnungsgrad mit einem zunehmendem Verhältnis aus der Frischluftrate zu einer Zeit, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, zu der Frischluftrate zu einer Zeit, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, größer wird.
  • Eine Konfiguration und Funktionen der Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind detaillierter beschrieben. Eine Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt als ein Steuerobjekt eine Verbrennungskraftmaschine an, welche vier Arten von Stellgliedern besitzt, und diese ist derart konfiguriert, dass diese in der Lage ist, einen Betrieb durch ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einen Betrieb durch ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auszuwählen. Die vier Arten von Stellgliedern beziehen sich auf ein erstes Stellglied, das einen Luftbetrag verändert, ein zweites Stellglied, das Kraftstoff in einen Zylinder führt, ein drittes Stellglied, das ein Gasgemisch in dem Zylinder zündet, und ein viertes Stellglied, das eine AGR-Rate reguliert. Das erste Stellglied umfasst eine Drossel und einen variablen Ventilsteuerzeitmechanismus, welcher eine Ventilsteuerzeit eines Einlassventils verändert, und falls die Verbrennungskraftmaschine einer aufgeladenen Maschine entspricht, umfasst das erste Stellglied ferner variable Aufladeeigenschafts-Stellglieder, welche eine Aufladeeigenschaft eines Turboladers verändern, insbesondere eine variable Düse und ein Wastegate-Ventil. Das zweite Stellglied entspricht insbesondere einem Injektor, welcher Kraftstoff einspritzt, und dieses umfasst einen Kanalinjektor, welcher Kraftstoff in einen Einlasskanal einspritzt, und einen Zylinderinjektor, welcher Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt. Das dritte Stellglied entspricht insbesondere einer Zündvorrichtung. Das vierte Stellglied entspricht insbesondere einem AGR-Ventil. Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung führt eine integrierte Steuerung eines Luftbetrags, eines Kraftstoff-Zuführbetrags, eines Zündzeitpunkts und einer AGR-Rate der Verbrennungskraftmaschine mittels koordinierter Vorgänge bzw. Betätigungen dieser vier Arten von Stellgliedern durch.
  • Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch einen Computer ausgeführt sein. Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere durch einen Computer aufgebaut sein, welcher mit einem Speicher, in welchem ein Programm gespeichert ist, das eine Verarbeitung zum Realisieren verschiedener Funktionen beschreibt, und einem Prozessor, welcher das Programm aus dem Speicher ausliest und das Programm ausführt, ausgerüstet ist. Funktionen, mit welchen die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, umfassen als Funktionen zum Ermitteln eines Zielluftbetrags, eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einer Ziel-AGR-Rate, welche bei koordinierten Vorgängen bzw. Betätigungen der vier Arten von Stellgliedern, wie vorstehend beschrieben, zu verwenden sind, eine Aufnahmefunktion eines erforderlichen Drehmoments, eine Umschaltfunktion eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, eine Berechnungsfunktion eines Zielluftbetrags, eine Veränderungsfunktion eines virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und eine Berechnungsfunktion einer Ziel-AGR-Rate.
  • Gemäß der Aufnahmefunktion für ein erforderliches Drehmoment wird ein erforderliches Drehmoment mit Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine aufgenommen. Das erforderliche Drehmoment wird basierend auf einem Signal berechnet, das auf den Öffnungsgrad eines durch den Fahrer betätigten Gaspedals anspricht. In einem Fall, bei welchem der Fahrer eine Verzögerungsanforderung mit Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine ausgibt wird ein erforderliches Drehmoment erhalten, das gemäß der Geschwindigkeit abnimmt, mit welcher der Fahrer das Gaspedal löst. In einem Fall, bei welchem der Fahrer eine Beschleunigungsanforderung mit Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine ausgibt, wird ein erforderliches Drehmoment erhalten, das gemäß der Geschwindigkeit zunimmt, mit welcher der Fahrer das Gaspedal niederdrückt.
  • Gemäß der Zielluftbetrag-Berechnungsfunktion wird ein Zielluftbetrag zum Erreichen des erforderlichen Drehmoments aus dem erforderlichen Drehmoment rückwärts- bzw. zurückgerechnet. Bei der Berechnung des Zielluftbetrags wird ein virtuelles Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das einem Wert entsprechend einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, als ein Parameter verwendet, der eine Umwandlungseffizienz von dem Luftbetrag zu Drehmoment vorsieht. Das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist variabel und dieses wird durch die Veränderungsfunktion des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verändert. Gemäß der Veränderungsfunktion des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das dem Wert entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, im Ansprechen auf eine Zunahme des erforderlichen Drehmoments auf einen Referenzwert oder mehr ausgehend von einem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umgeschaltet. Das heißt, wenn das erforderliche Drehmoment hin zu dem Referenzwert oder stärker zunimmt, wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das bei der Berechnung des Zielluftbetrags verwendet wird, ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet, bevor ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet bzw. gewechselt wird. Als die Bedingung, bei welcher das Umschalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses so durchgeführt wird, ist beispielsweise die Zeit der Beschleunigung ausgehend von dem Leerlaufbetrieb genannt. Falls der Wert des erforderlichen Drehmoments gleich ist, wird der Zielluftbetrag kleiner, während das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis fetter ist, und der Zielluftbetrag wird größer, während das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer ist. Zu beachten ist, dass der Referenzwert mit Bezug auf das Drehmoment einem festgelegten Wert entsprechen kann, dieser wird jedoch bevorzugt gemäß der Maschinendrehzahl der Verbrennungskraftmaschine oder den weiteren Bedingungen geeignet verändert.
  • Gemäß der Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Umschaltfunktion wird in einer Übergangsphase, in welcher das erforderliche Drehmoment zunimmt, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umgeschaltet, nachdem das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen darauf, dass das erforderliche Drehmoment hin zu dem Referenzwert oder stärker zunimmt, ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, verändert wird. Eine spezifische Zeit zum Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht vorzugsweise einem Zeitpunkt, bei welchem eine Differenz zwischen dem Zielluftbetrag und einem geschätzten Luftbetrag kleiner oder gleich einem Schwellenwert wird. Ferner kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Zeitpunkt ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet werden, wenn eine festgelegte Zeitphase verstreicht, nachdem ein Wert eines Parameters verändert wird.
  • Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzieht die vier Arten von Stellgliedern koordinierten Vorgängen bzw. Betätigungen basierend auf dem Zielluftbetrag, dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Ziel-AGR-Rate, welche durch die vorstehend beschriebene Verarbeitung ermittelt werden. Funktionen, mit welchen die Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, umfassen eine erste Stellglied-Steuerungsfunktion, eine zweite Stellglied-Steuerungsfunktion, eine dritte Stellglied-Steuerungsfunktion und eine vierte Stellglied-Steuerungsfunktion als Funktionen zum Durchführen von koordinierten Vorgängen basierend auf dem Zielluftbetrag, dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Ziel-AGR-Rate.
  • Gemäß der ersten Stellglied-Steuerungsfunktion wird ein Betätigungsbetrag des ersten Stellglieds basierend auf dem Zielluftbetrag ermittelt. Ferner wird eine Betätigung des ersten Stellglieds gemäß dem ermittelten Betätigungsbetrag durchgeführt. Gemäß der Betätigung des ersten Stellglieds verändert sich der tatsächliche Luftbetrag, um dem Zielluftbetrag zu folgen.
  • Gemäß der zweiten Stellglied-Steuerungsfunktion wird ein Kraftstoff-Zuführbetrag basierend auf dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Dann wird eine Betätigung des zweiten Stellglieds gemäß dem ermittelten Kraftstoff-Zuführbetrag durchgeführt.
  • Gemäß der dritten Stellglied-Steuerungsfunktion wird ein Zündzeitpunkt zum Erlangen des erforderlichen Drehmoments basierend auf einem Drehmoment, welches basierend auf dem Betätigungsbetrag des ersten Stellglieds und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgeschätzt wird, und dem erforderlichen Drehmoment ermittelt. Dann wird die Betätigung des dritten Stellglieds gemäß dem ermittelten Zündzeitpunkt durchgeführt. Der tatsächliche Luftbetrag kann basierend auf dem Betätigungsbetrag des ersten Stellglieds abgeschätzt werden und das Drehmoment kann basierend auf dem geschätzten Luftbetrag und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgeschätzt werden. Eine Betätigung des dritten Stellglieds wird durch Korrigieren eines Überschussbetrags des geschätzten Drehmoments mit Bezug auf das erforderliche Drehmoment mittels des Zündzeitpunkts durchgeführt.
  • Gemäß der vierten Stellglied-Steuerungsfunktion wird ein Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds basierend auf dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Eine Betätigung bzw. ein Vorgang des vierten Stellglieds wird gemäß dem ermittelten Betätigungsbetrag durchgeführt. Durch den Betrieb des vierten Stellglieds verändert sich eine tatsächliche AGR-Rate, um der Ziel-AGR-Rate zu folgen.
  • Die bei der Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltene vierte Stellglied-Steuerungsfunktion umfasst vorzugsweise die Berechnungsfunktion der Ziel-AGR-Rate, welche die Ziel-AGR-Rate berechnet, die dem Zielwert der AGR-Rate entspricht. Gemäß der Berechnungsfunktion der Ziel-AGR-Rate wird das bei der Zielluftbetrag-Berechnungsfunktion verwendete virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Berechnung der Ziel-AGR-Rate verwendet. Wie vorstehend beschrieben, ist das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis variabel und dieses wird durch die Veränderungsfunktion des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verändert. Gemäß der Veränderungsfunktion des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen auf eine Zunahme des erforderlichen Drehmoments hin zu dem Referenzwert oder mehr ausgehend von dem Wert entsprechend dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem Wert entsprechend dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Das heißt, wenn das erforderliche Drehmoment auf den Referenzwert oder stärker erhöht wird, wird die Ziel-AGR-Rate ausgehend von dem Wert, der unter Verwendung des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, hin zu dem Wert, welcher unter Verwendung des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, umgeschaltet, bevor das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird.
  • Ferner umfasst die bei der Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltene vierte Stellglied-Steuerungsfunktion vorzugsweise eine Parameterwert-Berechnungsfunktion zum Berechnen eines Werts eines Parameters entsprechend einer Frischluftrate, die einem Anteil von in einem Abgas enthaltener unverbrannter Luft (Sauerstoff) entspricht. Gemäß der Parameterwert-Berechnungsfunktion wird als der Wert des Parameters beispielsweise ein Überschuss-Luftverhältnis berechnet, welches als ein Verhältnis einer Frischluftrate bei der Verbrennung mit dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer Frischluftrate bei der Verbrennung mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis definiert ist. Wenn das Überschuss-Luftverhältnis als der Wert des Parameters verwendet wird, wird gemäß der vierten Stellglied-Steuerungsfunktion ein Betätigungs-Korrekturbetrag des vierten Stellglieds zum Verändern der AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate mit zunehmendem Überschuss-Luftverhältnis zu reduzieren, als ein erster Korrekturbetrag berechnet. Ferner wird ein Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein erster Basis-Betätigungsbetrag berechnet. Der erste Basis-Betätigungsbetrag wird unter Verwendung des ersten Korrekturbetrags korrigiert und der Wert nach der Korrektur wird als der Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds ermittelt.
  • Ferner kann gemäß einer weiteren bei der vierten Stellglied-Steuerungsfunktion enthaltenen Funktion der Parameter entsprechend der Frischluftrate zu einem Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemacht werden. In diesem Fall wird ein Betätigungs-Korrekturbetrag des vierten Stellglieds zum Verändern der AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate mit einem magereren Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhöhen, als ein zweiter Korrekturbetrag berechnet. Ein zweiter Basis-Betätigungsbetrag wird unter Verwendung des zweiten Korrekturbetrags korrigiert und der Wert nach der Korrektur wird als der Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds ermittelt.
  • Ferner wird gemäß einer weiteren bei der vierten Stellglied-Steuerungsfunktion enthaltenen Funktion ein Korrekturbetrag der Ziel-AGR-Rate des vierten Stellglieds zum Verändern der AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate mit zunehmendem Überschuss-Luftverhältnis zu reduzieren, unter Verwendung des Überschuss-Luftverhältnisses, das dem Wert des Parameters entspricht, welcher durch die Parameter-Berechnungsfunktion berechnet wird, als ein dritter Korrekturbetrag berechnet. Nachfolgend wird die Ziel-AGR-Rate unter Verwendung des dritten Korrekturbetrags korrigiert, der Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate nach der Korrektur bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird berechnet, und ein Wert davon wird als ein finaler Betätigungsbetrag ermittelt.
  • Ferner wird gemäß einer weiteren bei der vierten Stellglied-Steuerungsfunktion enthaltenen Funktion, wenn der Parameter entsprechend der Frischluftrate als der Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt ist, wie vorstehend beschrieben, ein Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet und ein Wert davon wird als ein finaler Betätigungsbetrag ermittelt.
  • Gemäß der Steuerungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind die vorstehend beschriebenen Funktionen eingerichtet, wodurch in der Übergangsphase, in welcher das durch den Fahrer vorgesehene erforderliche Drehmoment zunimmt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem hohen Ansprechverhalten umgeschaltet wird, während das Drehmoment gemäß der Anforderung des Fahrers sanft verändert wird, und die AGR-Rate kann dahingehend eingeschränkt werden, dass diese übermäßig groß wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Logik einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Logik des Umschaltens eines Betriebsmodus der Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Logik einer Berechnung eines Grades der AGR-Öffnung der Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 4 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Abbildung eines Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung gemäß einem Vergleichsbeispiel darstellt.
    • 5 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Abbildung eines Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung durch die Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 6 ist ein Blockdiagramm, welches eine Logik einer Berechnung eines Grades einer AGR-Öffnung einer Steuerungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 7 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Abbildung eines Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung durch die Steuerungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 8 ist ein Blockdiagramm, welches eine Logik einer Berechnung eines Grades einer AGR-Öffnung einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 9 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Abbildung eines Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung durch die Steuerungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Logik einer Berechnung eines Grades einer AGR-Öffnung einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 11 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Abbildung eines Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung durch die Steuerungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 12 ist ein Blockdiagramm, welches eine Logik einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 13 ist ein Diagramm, welches die Einstellung von Betriebsbereichen darstellt, die bei der Steuerungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • [Erste Ausführungsform]
  • Nachfolgend ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
  • Eine Verbrennungskraftmaschine (nachfolgend als „Maschine“ bezeichnet), welche ein Steuerobjekt bei der vorliegenden Ausführungsform darstellt, ist eine Vierzylinder-Kolbenmaschine vom Fremdzündungstyp. Die Maschine entspricht ferner einer so genannten „Magerverbrennungsmaschine bzw. einem Magermotor“, welche derart aufgebaut ist, dass diese in der Lage ist, zwischen einem stöchiometrischen Modus (erstem Betriebsmodus), der einen ersten Betrieb gemäß einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchführt, und einem mageren Modus (zweitem Betriebsmodus), welcher einen Betrieb gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchführt, das magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, als Betriebsmodi der Maschine auszuwählen.
  • Eine ECU (elektrische Steuerungseinheit), die in dem Fahrzeug montiert ist, steuert Vorgänge bzw. Betätigungen der Maschine durch Betätigen von verschiedenartigen Stellgliedern, die bei der Maschine vorgesehen sind. Die durch die ECU betätigten Stellglieder umfassen eine Drossel und einen variablen Ventilsteuerzeitmechanismus (nachfolgend als „VVT“ bezeichnet) als ein erstes Stellglied, welches einen Luftbetrag verändert, einen Injektor als ein zweites Stellglied, welches Kraftstoff in einen Zylinder führt, eine Zündvorrichtung als ein drittes Stellglied, welches ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder zündet, und ein AGR-Ventil als ein viertes Stellglied, welches die AGR-Rate reguliert. Der VVT ist mit Bezug auf ein Einlassventil vorgesehen. Der Injektor ist in einem Einlass- bzw. Ansaugkanal vorgesehen. Die ECU betätigt diese Stellglieder, um den Betrieb der Maschine zu steuern. Die Steuerung der Maschine durch die ECU umfasst das Umschalten des Betriebsmodus ausgehend von einem stöchiometrischen Modus hin zu einem mageren Modus, oder ausgehend von dem mageren Modus hin zu dem stöchiometrischen Modus.
  • In 1 ist die Logik der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Blockdiagramm dargestellt. Die ECU umfasst eine Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 und einen Antriebsstrang-Manager 200. Die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 entspricht einer Steuerungsvorrichtung, welche die Maschine direkt steuert, und diese entspricht der Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Antriebsstrang-Manager 200 entspricht einer Steuerungsvorrichtung, welche eine integrierte Steuerung des gesamten Antriebssystems, welches die Maschine, ein elektronisch gesteuertes Automatikgetriebe und außerdem Fahrzeug-Steuerungsvorrichtungen, wie eine VSC und eine TRC, umfasst, durchführt. Die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 ist derart konfiguriert, dass diese einen Betrieb der Maschine basierend auf Signalen steuert, welche von dem Antriebsstrang-Manager 200 empfangen werden. Die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 und der Antriebsstrang-Manager 200 sind jeweils durch Software realisiert. Die jeweiligen Funktionen der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 und des Antriebsstrang-Managers 200 werden in der ECU insbesondere durch Auslesen von in einem Speicher gespeicherten Programmen und Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors realisiert. Zu beachten ist, dass in einem Fall, bei welchem die ECU mit einem Multi-Core- bzw. Mehrkern-Prozessor ausgerüstet ist, die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 und der Antriebsstrang-Manager 200 unterschiedlichen Kernen bzw. Gruppen von Kernen zugeordnet sein können.
  • In dem Block, welcher in 1 den Antriebsstrang-Manager 200 zeigt, sind aus verschiedenen Funktionen, mit welchen der Antriebsstrang-Manager 200 ausgerüstet ist, einige der Funktionen mit Bezug auf eine Steuerung der Maschine durch Blöcke dargestellt. Eine arithmetische Einheit bzw. Recheneinheit ist jedem dieser Blöcke zugeordnet. Ein Programm entsprechend jedem Block ist in der ECU vorbereitet und die Funktionen der jeweiligen Recheneinheiten werden in der ECU durch Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors realisiert. Zu beachten ist, dass in einem Fall, bei welchem die ECU mit einem Mehrkern-Prozessor ausgerüstet ist, die Recheneinheiten, welche den Antriebsstrang-Manager 200 bilden, verteilt und einer Mehrzahl von Kernen zugeordnet sein können.
  • Eine Recheneinheit 202 berechnet ein erforderliches erstes Drehmoment und sendet den berechneten Wert zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100. In 1 ist das erforderliche erste Drehmoment als „TQ1r“ beschrieben. Das erste Drehmoment entspricht einem Drehmoment einer Art, bezüglich welchem das von der Maschine geforderte Ansprechverhalten nicht hoch ist und bezüglich welchem es ausreichend ist, dieses in naher Zukunft zu realisieren, und welches nicht unmittelbar realisiert werden muss. Das erforderliche erste Drehmoment entspricht einem erforderlichen Wert des ersten Drehmoments, welches der Antriebsstrang-Manager 200 mit Bezug auf die Maschine fordert, und dieses entspricht dem erforderlichen Drehmoment bei der vorliegenden Erfindung. Ein Signal, welches im Ansprechen auf den Zustand des Öffnungsgrads des Gaspedals von einem nicht gezeigten Gaspedalsensor ausgegeben wird, wird bei der arithmetischen Einheit bzw. Recheneinheit 202 eingegeben. Das erforderliche erste Drehmoment wird basierend auf dem vorgenannten Signal berechnet. Zu beachten ist, dass das erforderliche erste Drehmoment einem Wellendrehmoment entspricht.
  • Eine Recheneinheit 204 berechnet ein erforderliches zweites Drehmoment und sendet den berechneten Wert zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100. In 1 ist das erforderliche zweite Drehmoment als „TQ2r“ beschrieben. Das zweite Drehmoment entspricht einem Drehmoment einer Art, hinsichtlich welchem die Dringlichkeit oder Priorität im Vergleich zu dem ersten Drehmoment höher ist und für welches ein hohes Ansprechverhalten der Maschine gefordert ist. Das heißt, das zweite Drehmoment ist von einer Art, das unmittelbar realisiert werden soll. Der hier verwendete Ausdruck „Ansprechverhalten“ bezieht sich auf das Ansprechverhalten, wenn das Drehmoment temporär verringert wird. Das erforderliche zweite Drehmoment entspricht einem erforderlichen Wert des zweiten Drehmoments, welches der Antriebsstrang-Manager 200 mit Bezug auf die Maschine fordert. Das erforderliche zweite Drehmoment, welches durch die Recheneinheit 204 berechnet wird, umfasst verschiedenartige Drehmomente, welche von dem Fahrzeugsteuerungssystem gefordert werden, wie ein Drehmoment, welches für eine Getriebesteuerung des elektronisch gesteuerten Automatikgetriebes gefordert wird, ein Drehmoment, welches für eine Traktions- bzw. Antriebsteuerung gefordert wird, und ein Drehmoment, welches für eine Anti-Schleudersteuerung gefordert wird. Während das erste Drehmoment einem Drehmoment entspricht, welches die Maschine stabil oder über eine ausgedehnte Phase erzeugen soll, entspricht das zweite Drehmoment einem Drehmoment, welches die Maschine plötzlich oder während einer kurzen Phase erzeugen soll. Daher gibt die Recheneinheit 204 lediglich in einem Fall einen gültigen Wert gemäß der Größe des Drehmoments aus, welches diese realisieren soll, bei welchem tatsächlich ein Fall aufgetreten ist, bei welchem ein solches Drehmoment erforderlich ist, und diese gibt während einer Phase, in welcher ein solches Ereignis nicht auftritt, einen ungültigen Wert aus. Der ungültige Wert ist auf einen Wert eingestellt, welcher größer als das maximale Wellendrehmoment ist, das die Maschine ausgeben kann.
  • Eine Recheneinheit 206 berechnet ein Getriebe-Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes und sendet ein Signal, welches das Getriebe-Übersetzungsverhältnis angibt, zu einer nicht gezeigten Getriebe-Steuerungsvorrichtung. Die Getriebe-Steuerungsvorrichtung ist in ähnlicher Art und Weise zu dem Antriebsstrang-Manager 200 und der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 als eine Funktion der ECU realisiert. Ein Kennzeichensignal von der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 wird bei der Recheneinheit 206 eingegeben. In den Abbildungen ist das Kennzeichensignal als „FLG“ beschrieben. Das Kennzeichensignal entspricht einem Signal, welches angibt, dass der Zustand einem solchen Zustand entspricht, bei welchem ein Umschalten des Betriebsmodus durchgeführt wird. Während einer Phase, in welcher das Kennzeichensignal „ein“ ist, legt die Recheneinheit 206 das Getriebe-Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes fest. Das heißt, während ein Umschalten des Betriebsmodus durchgeführt wird, ist eine Veränderung des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses durch das Automatikgetriebe verhindert, so dass sich der Betriebszustand der Maschine nicht wesentlich verändert.
  • Im Ansprechen darauf, dass eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, sendet eine Recheneinheit 208 ein Stopp-Signal zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100, welches die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 anweist, das Umschalten des Betriebsmodus zu beenden. In den Abbildungen ist das Stopp-Signal als „Stop“ beschrieben. Die vorbestimmte Bedingung liegt darin, dass eine Anforderung, um den Betriebszustand der Maschine wesentlich zu verändern, von dem Antriebsstrang-Manager 200 ausgegeben wird. Das Stopp-Signal wird von der Recheneinheit 208 beispielsweise in einem Fall ausgegeben, bei welchem das Getriebe-Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes verändert wird, und in einem Fall, bei welchem spezielle Anforderungen mit Bezug auf den Zündzeitpunkt und den Kraftstoff-Einspritzbetrag zum Zwecke des Aufwärmens des Katalysators zu der Maschine ausgegeben werden.
  • Nachfolgend ist die Konfiguration der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 beschrieben. Zwischen der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 und dem Antriebsstrang-Manager 200 sind Schnittstellen 101, 102, 103 und 104 angeordnet. Die Schnittstelle 101 entspricht einer Aufnahmeeinrichtung eines erforderlichen Drehmoments bei der vorliegenden Erfindung. Das erforderliche erste Drehmoment wird bei der Schnittstelle 101 zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 durchgeleitet. Das Stopp-Signal wird bei der Schnittstelle 102 zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 durchgeleitet. Das Kennzeichensignal wird bei der Schnittstelle 103 zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 durchgeführt. Das erforderliche zweite Drehmoment wird bei der Schnittstelle 104 zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 durchgeleitet.
  • In dem Block, welcher in 1 die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 darstellt, sind von den verschiedenen Funktionen, mit welchen die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 ausgerüstet ist, Funktionen mit Bezug auf koordinierte Vorgänge bzw. Betätigungen der vier Arten von Stellgliedern, das heißt, einer Drossel 2 und einem VVT 8 als ein erstes Stellglied, einem Injektor 4 als ein zweites Stellglied, einer Zündvorrichtung 6 als ein drittes Stellglied und eines AGR-Ventils 12 als ein viertes Stellglied, mit Blöcken dargestellt. Jedem dieser Blöcke ist eine Recheneinheit zugeordnet. In der ECU ist ein Programm entsprechend jedem Block vorbereitet und die Funktionen der jeweiligen Recheneinheiten werden in der ECU durch Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors realisiert. Zu beachten ist, dass in dem Fall, bei welchem die ECU mit einem Mehrkern-Prozessor ausgerüstet ist, die Recheneinheiten, welche die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 bilden, verteilt und einer Mehrzahl von Kernen zugeordnet sein können.
  • Die Konfiguration der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 ist allgemein in drei große Recheneinheiten 120, 140 und 160 aufgeteilt. Die große Recheneinheit 120 berechnet Werte verschiedener Steuerparameter mit Bezug auf die Maschine. Zielwerte von verschiedenen Steuerbeträgen mit Bezug auf die Maschine sind in den Steuerparametern enthalten. Zusätzlich sind in den Zielwerten ein Wert, welcher basierend auf einem erforderlichen Wert berechnet wird, der von dem Antriebsstrang-Manager 200 gesendet wird, und ein Wert, welcher innerhalb der großen Recheneinheit 120 basierend auf Informationen mit Bezug auf den Betriebszustand der Maschine berechnet wird, enthalten. Zu beachten ist, dass, während ein erforderlicher Wert einem Wert eines Steuerbetrags entspricht, der einseitig von dem Antriebsstrang-Manager 200 gefordert wird, ohne den Zustand der Maschine zu berücksichtigen, ein Zielwert einem Wert eines Steuerbetrags entspricht, der basierend auf einem realisierbaren Bereich eingestellt ist, welcher in Abhängigkeit des Zustands der Maschine entschieden wird. Die große Recheneinheit 120 ist insbesondere durch vier Recheneinheiten 122, 124, 126 und 128 aufgebaut.
  • Die Recheneinheit 122 berechnet als Steuerparameter für die Maschine ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein virtuelles Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einen Ziel-Wirkungsgrad bzw. eine Ziel-Effizienz zum Umschalten und ein zweites Ziel-Drehmoment zum Umschalten. In den Abbildungen ist das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als „AFt“ beschrieben, das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist als „AFh“ beschrieben, die Ziel-Effizienz zum Umschalten ist als „ηtc“ beschrieben und das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten ist als „TQ2c“ beschrieben. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht einem Zielwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welcher durch die Maschine realisiert werden soll, und dieses wird zum Berechnen eines Kraftstoff-Einspritzbetrags verwendet. Andererseits entspricht das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem Parameter, welcher eine Umwandlungseffizienz von dem Luftbetrag zu Drehmoment vorsieht, und dieses wird zum Berechnen eines Zielluftbetrags verwendet. Der Ziel-Wirkungsgrad bzw. die Ziel-Effizienz zum Umschalten entspricht einem Zielwert der Zündzeitpunkt-Effizienz zum Umschalten des Betriebsmodus, und diese wird zum Berechnen des Zielluftbetrags verwendet. Der Ausdruck „Zündzeitpunkt-Effizienz“ bezieht sich auf das Verhältnis von Drehmoment, welches tatsächlich ausgegeben wird, mit Bezug auf das Drehmoment, welches ausgegeben werden kann, wenn der Zündzeitpunkt dem optimalen Zündzeitpunkt entspricht. Wenn der Zündzeitpunkt dem optimalen Zündzeitpunkt entspricht, ist die Zündzeitpunkt-Effizienz gleich 1, was dem Maximalwert davon entspricht. Zu beachten ist, dass sich der Ausdruck „optimaler Zündzeitpunkt“ im Wesentlichen auf MBT (minimale Vorverlagerung für bestes Drehmoment) bezieht, und wenn ein Klopfverfolgungs (trace knock)-Zündzeitpunkt eingestellt ist, bezieht sich der Ausdruck „optimaler Zündzeitpunkt“ auf den Zündzeitpunkt, welcher aus MBT und dem Klopfverfolgungs-Zündzeitpunkt weiter auf der Verzögerungsseite angeordnet ist. Das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten entspricht einem Zielwert des zweiten Drehmoments zum Umschalten des Betriebsmodus, und dieses wird dazu verwendet, um die Berechnung der Zündzeitpunkt-Effizienz umzustellen, wenn der Betriebsmodus umgeschaltet wird. Das Umschalten des Betriebsmodus wird durch Kombinieren der Werte dieser Steuerparameter ausgeführt, welche mit der Recheneinheit 122 berechnet werden. Die Beziehung zwischen den Inhalten der Verarbeitung, welche durch die Recheneinheit 122 durchgeführt wird, und dem Umschalten des Betriebsmodus ist später detailliert beschrieben.
  • Zusätzlich zu dem erforderlichen ersten Drehmoment, dem erforderlichen zweiten Drehmoment und dem Stopp-Signal, welche von dem Antriebsstrang-Manager 200 aufgenommen werden, werden ebenso verschiedenartige Informationen mit Bezug auf den Betriebszustand der Maschine, wie die Drehzahl, bei der Recheneinheit 122 eingegeben. Von diesen entsprechen Informationen zum Ermitteln der Zeit zum Umschalten des Betriebsmodus dem erforderlichen ersten Drehmoment. Das erforderliche zweite Drehmoment und das Stopp-Signal werden als Informationen zum Ermitteln dahingehend verwendet, ob ein Umschalten des Betriebsmodus zugelassen oder verhindert ist. Wenn das Stopp-Signal eingegeben wird und wenn das erforderliche zweite Drehmoment eines gültigen Werts eingegeben wird, führt die Recheneinheit 122 die Verarbeitung mit Bezug auf das Umschalten des Betriebsmodus nicht aus. Ferner sendet die Recheneinheit 122 während des Umschaltens des Betriebsmodus, das heißt, während des Ausführens der Berechnungsverarbeitung zum Umschalten des Betriebsmodus, das vorgenannte Kennzeichensignal zu dem Antriebsstrang-Manager 200.
  • Die Recheneinheit 124 berechnet als einen Steuerparameter für die Maschine ein Drehmoment, welches aus Drehmomenten, die zum Aufrechterhalten des aktuellen Betriebszustands der Maschine oder zum Realisieren eines geplanten vorbestimmten Betriebszustands notwendig sind, als ein erstes Drehmoment klassifiziert ist. In diesem Fall ist das Drehmoment, welches durch die Recheneinheit 124 berechnet wird, als „weiteres erstes Drehmoment“ bezeichnet. In den Abbildungen ist das weitere erste Drehmoment als „TQ1etc“ beschrieben. Das weitere erste Drehmoment umfasst ein Drehmoment innerhalb eines Bereichs einer Variation, die lediglich durch eine Steuerung des Luftbetrags erreicht werden kann, aus Drehmomenten, die notwendig sind, um in einem Fall eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl aufrecht zu erhalten, bei welchem sich die Maschine in einem Leerlaufzustand befindet. Die Recheneinheit 124 gibt einen gültigen Wert lediglich in einem Fall aus, bei welchem ein solches Drehmoment tatsächlich erforderlich ist, und diese berechnet während einer Phase, in welcher ein solches Drehmoment nicht erforderlich ist, einen ungültigen Wert. Der ungültige Wert ist auf einen Wert eingestellt, der größer als das maximale Wellendrehmoment ist, welches die Maschine ausgeben kann.
  • Die Recheneinheit 126 berechnet als einen Steuerparameter für die Maschine ein Drehmoment, welches aus Drehmomenten, die zum Aufrechterhalten des aktuellen Betriebszustands der Maschine oder zum Realisieren eines geplanten vorbestimmten Betriebszustands erforderlich sind, als ein zweites Drehmoment klassifiziert ist. In diesem Fall ist das Drehmoment, welches durch die Recheneinheit 126 berechnet wird, als „weiteres zweites Drehmoment“ bezeichnet. In den Abbildungen ist das weitere zweite Drehmoment als „TQ2etc“ beschrieben. Das weitere zweite Drehmoment umfasst ein Drehmoment, welches eine Steuerung des Zündzeitpunkts zum Erreichen des Drehmoments erfordert, aus Drehmomenten, die erforderlich sind, um eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl aufrecht zu erhalten, in dem Fall, bei welchem sich die Maschine in einem Leerlaufzustand befindet. Die Recheneinheit 126 gibt lediglich in einem Fall einen gültigen Wert aus, bei welchem ein solches Drehmoment tatsächlich erforderlich ist, und diese berechnet während einer Phase, in welcher ein solches Drehmoment nicht erforderlich ist, einen ungültigen Wert. Der ungültige Wert ist auf einen Wert eingestellt, der größer als das maximale Wellendrehmoment ist, das die Maschine ausgeben kann.
  • Die Recheneinheit 128 berechnet als einen Steuerparameter für die Maschine eine Zündzeitpunkt-Effizienz, welche zum Aufrechterhalten des aktuellen Betriebszustands der Maschine oder zum Realisieren eines geplanten vorbestimmten Betriebszustands notwendig ist. In diesem Fall ist die Zündzeitpunkt-Effizienz, welche durch die Recheneinheit 128 berechnet wird, als „weitere Effizienz“ bezeichnet. In den Abbildungen ist die weitere Effizienz als „ηetc“ beschrieben. Eine Zündzeitpunkt-Effizienz, welche zum Erwärmen eines Abgas-Reinigungskatalysators notwendig ist, wenn die Maschine gestartet wird, ist in der weiteren Effizienz enthalten. Je stärker die Zündzeitpunkt-Effizienz verringert ist, desto kleiner ist der Betrag von in Drehmoment umgewandelter Energie aus der Energie, welche durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, und daher wird ein Energiebetrag, der durch einen Betrag entsprechend der Abnahme der zu Drehmoment umgewandelten Energie erhöht ist, zusammen mit dem Abgas zu dem Auslassdurchlass abgegeben und dazu verwendet, um den Abgas-Reinigungskatalysator aufzuwärmen. Zu beachten ist, dass während einer Phase, in welcher es nicht notwendig ist, eine solche Effizienz zu realisieren, der von der Recheneinheit 128 ausgegebene Effizienzwert auf einem Wert von 1 gehalten wird, was dem Maximalwert entspricht.
  • Das erforderliche erste Drehmoment, das weitere erste Drehmoment, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Ziel-Effizienz zum Umschalten, die weitere Effizienz, das erforderliche zweite Drehmoment, das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten und das weitere zweite Drehmoment werden von der großen Recheneinheit 120 ausgegeben, welche wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist. Diese Steuerparameter werden bei der großen Recheneinheit 140 eingegeben. Zu beachten ist, dass bei der großen Recheneinheit 120, obwohl das erforderliche erste Drehmoment und das erforderliche zweite Drehmoment, die von dem Antriebsstrang-Manager 200 aufgenommen werden, Wellendrehmomenten entsprechen, eine Korrektur dieser Drehmomente in angegebene Drehmomente durchgeführt wird. Die Korrektur des erforderlichen Drehmoments zu dem angegebenen Drehmoment wird durch Addieren oder Subtrahieren eines Reibmoments, eines Hilfsantriebsdrehmoments und eines Schleppverlusts zu oder von dem erforderlichen Drehmoment durchgeführt. Zu beachten ist, dass Drehmomente, wie das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten, welche innerhalb der großen Recheneinheit 120 berechnet werden, jeweils als ein angegebenes Drehmoment berechnet werden.
  • Nachfolgend ist die große Recheneinheit 140 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist, werden ausgehend von der großen Recheneinheit 120 verschiedene Maschinen-Steuerparameter zu der großen Recheneinheit 140 gesendet. Von diesen stellen das erforderliche erste Drehmoment und das weitere erste Drehmoment Anforderungen mit Bezug auf Steuerbeträge dar, welche der gleichen Kategorie angehören, und diese können nicht gleichzeitig realisiert werden. Gleichermaßen entsprechen das erforderliche zweite Drehmoment, das weitere zweite Drehmoment und das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten Anforderungen mit Bezug auf Steuerbeträge, welche der gleichen Kategorie angehören, und diese können nicht gleichzeitig realisiert werden. In ähnlicher Art und Weise entsprechen die Ziel-Effizienz zum Umschalten und die weitere Effizienz Anforderungen mit Bezug auf Steuerbeträge, welche der gleichen Kategorie angehören, und diese können nicht gleichzeitig realisiert werden. Folglich ist eine Verarbeitung notwendig, die einen Mediationsvorgang für jede Steuerbetragkategorie durchführt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Mediation“ auf einen Berechnungsvorgang zum Erhalten eines einzelnen numerischen Wert aus einer Mehrzahl von numerischen Werten, wie beispielsweise Auswählen eines Maximalwerts, Auswählen eines Minimalwerts, Mitteln oder Überlagern, und es kann ebenso eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher der Mediationsvorgang eine Mehrzahl von Berechnungsverarbeitungsarten geeignet kombiniert. Die große Recheneinheit 140 umfasst drei Recheneinheiten 142, 144 und 146, um eine derartige Mediation für jede Steuerbetragkategorie auszuführen.
  • Die Recheneinheit 142 ist derart konfiguriert, dass diese einen Mediationsvorgang mit Bezug auf das erste Drehmoment durchführt. Das erforderliche erste Drehmoment und das weitere erste Drehmoment werden bei der Recheneinheit 142 eingegeben. Die Recheneinheit 142 führt bei diesen Werten einen Mediationsvorgang durch und gibt ein Drehmoment, welches als das Mediationsergebnis erhalten wird, als ein erstes Ziel-Drehmoment aus, das final ermittelt wird. In 1 ist das final ermittelte erste Ziel-Drehmoment als „TQ1t“ beschrieben. Bei der Recheneinheit 142 wird eine Minimalwertauswahl als das Mediationsverfahren verwendet. Entsprechend wird in einem Fall, bei welchem von der Recheneinheit 124 kein gültiger Wert ausgegeben wird, das erforderliche erste Drehmoment, welches von dem Antriebsstrang-Manager 200 vorgesehen wird, als das erste Ziel-Drehmoment berechnet.
  • Die Recheneinheit 144 ist derart konfiguriert, dass diese mit Bezug auf die Zündzeitpunkt-Effizienz einen Mediationsvorgang durchführt. Die Ziel-Effizienz zum Umschalten und die weitere Effizienz werden bei der Recheneinheit 144 eingegeben. Die Recheneinheit 144 führt bei diesen Werten einen Mediationsvorgang durch und gibt eine Effizienz, welche als das Mediationsergebnis erhalten wird, als eine Ziel-Effizienz aus, welche final ermittelt wird. In 1 ist die final ermittelte Ziel-Effizienz als „ηt“ beschrieben. Bei der Recheneinheit 144 wird eine Minimalwertauswahl als das Mediationsverfahren verwendet. Aus dem Gesichtspunkt des Kraftstoffverbrauchsverhaltens ist es vorzuziehen, dass die Zündzeitpunkt-Effizienz 1 beträgt, was dem Maximalwert davon entspricht. Daher werden, solange kein spezielles Ereignis auftritt, die Ziel-Effizienz zum Umschalten, welche durch die Recheneinheit 122 berechnet wird, und die weitere Effizienz, welche durch die Recheneinheit 128 berechnet wird, jeweils auf einem Wert von 1 aufrechterhalten, was dem Maximalwert entspricht. Entsprechend ist der Wert der Ziel-Effizienz, welche von der Recheneinheit 144 ausgegeben wird, grundsätzlich 1 und ein Wert kleiner 1 wird lediglich in einem Fall ausgewählt, bei welchem ein Ereignis irgendeiner Art aufgetreten ist.
  • Die Recheneinheit 146 ist derart konfiguriert, dass diese einen Mediationsvorgang mit Bezug auf das zweite Drehmoment durchführt. Das erforderliche zweite Drehmoment, das weitere zweite Drehmoment und das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten werden bei der Recheneinheit 146 eingegeben. Die Recheneinheit 146 führt bei diesen Werten einen Mediationsvorgang durch und gibt ein Drehmoment, welches als das Mediationsergebnis erhalten wird, als ein zweites Ziel-Drehmoment aus, welches final ermittelt wird. In 1 ist das final ermittelte zweite Ziel-Drehmoment als „TQ2t“ beschrieben. Bei der Recheneinheit 146 wird eine Minimalwertauswahl als das Mediationsverfahren verwendet. Das zweite Drehmoment einschließlich des zweiten Ziel-Drehmoments zum Umschalten entspricht im Wesentlichen einem ungültigen Wert, und dieses wird lediglich in einem Fall hin zu einem gültigen Wert umgeschaltet, welcher die Größe des zu realisierenden Drehmoments zeigt, bei welchem ein spezifisches Ereignis aufgetreten ist. Entsprechend ist das zweite Ziel-Drehmoment, welches von der Recheneinheit 146 ausgegeben wird, ebenso im Wesentlichen ein ungültiger Wert und ein gültiger Wert wird lediglich in einem Fall ausgewählt, bei welchem ein Ereignis irgendeiner Art aufgetreten ist.
  • Das erste Ziel-Drehmoment, die Ziel-Effizienz, das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das zweite Ziel-Drehmoment werden von der großen Recheneinheit 140 ausgegeben, welche wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist. Diese Steuerparameter werden bei der großen Recheneinheit 160 eingegeben.
  • Die große Recheneinheit 160 entspricht einem inversen Modell der Maschine und diese ist durch eine Mehrzahl von Modellen gebildet, welche durch ein Kennfeld oder eine Funktion dargestellt sind. Betätigungsbeträge der jeweiligen Stellglieder 2, 4, 6, 8 und 12 für koordinierte Betätigungen werden durch die große Recheneinheit 160 berechnet. Von den Steuerparametern, welche von der großen Recheneinheit 140 eingegeben werden, werden das erste Ziel-Drehmoment und das zweite Ziel-Drehmoment jeweils als Zielwerte des Drehmoments mit Bezug auf die Maschine behandelt. Das zweite Ziel-Drehmoment hat gegenüber dem ersten Ziel-Drehmoment jedoch Vorrang. In der großen Recheneinheit 160 wird eine Berechnung von Betätigungsbeträgen der jeweiligen Stellglieder 2, 4, 6, 8 und 12 durchgeführt, um das zweite Ziel-Drehmoment in einem Fall zu erreichen, bei welchem das zweite Ziel-Drehmoment einem gültigen Wert entspricht, oder um das erste Ziel-Drehmoment in einem Fall zu erreichen, bei welchem das zweite Ziel-Drehmoment einem ungültigen Wert entspricht. Eine Berechnung der Betätigungsbeträge wird durchgeführt, um ebenso das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Ziel-Effizienz und die Ziel-AGR-Rate gleichzeitig mit dem Ziel-Drehmoment zu erreichen. Das heißt, gemäß der Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden das Drehmoment, die Effizienz, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die AGR-Rate als Steuerbeträge der Maschine verwendet, und eine Luftbetragsteuerung, eine Zündzeitpunktsteuerung, eine Kraftstoffeinspritzbetragsteuerung und eine AGR-Steuerung werden basierend auf den Zielwerten dieser vier Arten von Steuerbeträgen durchgeführt.
  • Die große Recheneinheit 160 umfasst eine Mehrzahl von Recheneinheiten 162, 164, 166, 168, 170, 172, 174, 176, 178 und 192. Aus diesen Recheneinheiten beziehen sich die Recheneinheiten 162, 164, 166 und 178 auf die Luftbetragsteuerung, die Recheneinheiten 168, 170 und 172 beziehen sich auf die Zündzeitpunktsteuerung, die Recheneinheiten 174 und 176 beziehen sich auf die Kraftstoffeinspritzbetragsteuerung und die Recheneinheit 192 bezieht sich auf die AGR-Steuerung. Nachfolgend sind die Funktionen der jeweiligen Recheneinheiten in Reihenfolge detailliert beschrieben, welche ausgehend von den Recheneinheiten mit Bezug auf die Luftbetragsteuerung startet.
  • Das erste Ziel-Drehmoment, die Ziel-Effizienz und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis werden bei der Recheneinheit 162 eingegeben. Die Recheneinheit 162 entspricht der Zielluftbetrag-Berechnungseinrichtung der vorliegenden Erfindung und diese verwendet die Ziel-Effizienz und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis, um einen Zielluftbetrag zum Erreichen des ersten Ziel-Drehmoments aus dem ersten Ziel-Drehmoment zurückzurechnen. Bei dieser Berechnung werden die Ziel-Effizienz und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Parameter verwendet, die eine Umwandlungseffizienz des Luftbetrags zu Drehmoment vorsehen. Zu beachten ist, dass sich bei der vorliegenden Erfindung der Ausdruck „Luftbetrag“ auf den Betrag von Luft bezieht, welche in die Zylinder gesaugt bzw. geführt wird, und eine Lade-Effizienz oder ein Lastfaktor, welche dimensionslosen Äquivalenten des Luftbetrags entsprechen, befindet sich bei der vorliegenden Erfindung innerhalb eines gleichen Bereichs zu dem Luftbetrag.
  • Die Recheneinheit 162 berechnet durch Dividieren des ersten Ziel-Drehmoments durch die Ziel-Effizienz zunächst ein Ziel-Drehmoment für die Luftbetragsteuerung. Falls die Ziel-Effizienz kleiner 1 ist, wird das Ziel-Drehmoment für die Luftbetragsteuerung größer als das erste Ziel-Drehmoment. Dies bedeutet, dass eine Anforderung mit Bezug auf die Luftbetragsteuerung durch die Stellglieder 2 und 8 darin liegt, den potentiellen Ausgang von Drehmoment zu ermöglichen, welches größer als das erste Ziel-Drehmoment ist. Falls andererseits die Ziel-Effizienz gleich 1 ist, wird das erste Ziel-Drehmoment so wie dieses ist als das Ziel-Drehmoment für die Luftbetragsteuerung berechnet.
  • Nachfolgend wandelt die Recheneinheit 162 das Ziel-Drehmoment für die Luftbetragsteuerung unter Verwendung eines Drehmoment-Luftbetrag-Umwandlungskennfelds in einen Zielluftbetrag um. Das Drehmoment-Luftbetrag-Umwandlungskennfeld ist unter der Annahme vorbereitet, dass der Zündzeitpunkt dem optimalen Zündzeitpunkt entspricht, und dieses entspricht einem Kennfeld, in welchem das Drehmoment und der Luftbetrag unter Verwendung von verschiedenen Maschinen-Statusbeträgen, wie der Maschinendrehzahl und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, als Schlüssel bzw. Parameter verknüpft sind. Dieses Kennfeld ist basierend auf Daten geschaffen, welche durch einen Test der Maschine erhalten werden. Tatsächliche Werte oder Zielwerte der Maschinen-Statusbeträge werden dazu verwendet, um das Drehmoment-Luftbetrag-Umwandlungskennfeld zu durchsuchen. Mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis dazu verwendet, um das Kennfeld zu durchsuchen. Entsprechend wird bei der Recheneinheit 162 der Luftbetrag, welcher erforderlich ist, um das Ziel-Drehmoment für die Luftbetragsteuerung bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu realisieren, als der Zielluftbetrag berechnet. In den Abbildungen ist der Zielluftbetrag als „KLt“ beschrieben.
  • Die Recheneinheit 164 rechnet aus dem Zielluftbetrag einen Ziel-Einlassrohrdruck zurück, welcher einem Zielwert des Einlassrohrdrucks entspricht. Ein Kennfeld, welches die Beziehung zwischen einem über das Einlassventil in die Zylinder gesaugten bzw. geführten Luftbetrag und dem Einlassrohrdruck beschreibt, wird dazu verwendet, um den Ziel-Einlassrohrdruck zu berechnen. Die Beziehung zwischen dem Luftbetrag und dem Einlassrohrdruck verändert sich in Abhängigkeit der Ventilsteuerzeit. Daher wird, wenn der Ziel-Einlassrohrdruck berechnet wird, ein Parameterwert des vorgenannten Kennfelds basierend auf der aktuellen Ventilsteuerzeit ermittelt. Der Ziel-Einlassrohrdruck ist in den Abbildungen als „Pmt“ beschrieben.
  • Die Recheneinheit 166 berechnet basierend auf dem Ziel-Einlassrohrdruck einen Ziel-Drosselöffnungsgrad, welcher einem Zielwert des Drosselöffnungsgrads entspricht. Ein inverses Modell des Luftmodells wird dazu verwendet, um den Ziel-Drosselöffnungsgrad zu berechnen. Das Luftmodell entspricht einem physikalischen Modell, welches als Ergebnis des Modellierens der Ansprechcharakteristik des Einlassrohrdrucks mit Bezug auf die Betätigung der Drossel 2 erhalten wird. Daher kann der Ziel-Drosselöffnungsgrad, welcher erforderlich ist, um den Ziel-Einlassrohrdruck zu erreichen, aus dem Ziel-Einlassrohrdruck unter Verwendung des inversen Modells davon zurückgerechnet werden.
  • Der Ziel-Drosselöffnungsgrad ist in den Abbildungen als „TA“ beschrieben. Der durch die Recheneinheit 166 berechnete Ziel-Drosselöffnungsgrad wird in ein Signal zum Antreiben der Drossel 2 umgewandelt und über eine Schnittstelle 111 der ECU zu der Drossel 2 gesendet. Die Recheneinheiten 164 und 166 entsprechen der ersten Stellglied-Steuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Recheneinheit 178 berechnet basierend auf dem Zielluftbetrag eine Ziel-Ventilsteuerzeit, welche einem Zielwert der Ventilsteuerzeit entspricht. Ein Kennfeld, in welchem der Luftbetrag und die Ventilsteuerzeit unter Verwendung der Maschinendrehzahl als ein Parameter verknüpft sind, wird dazu verwendet, um die Ziel-Ventilsteuerzeit zu berechnen. Die Ziel-Ventilsteuerzeit entspricht dem optimalen Verschiebungs- bzw. Verstellungswinkel des VVT 8 zum Erreichen des Zielluftbetrags basierend auf der aktuellen Maschinendrehzahl und der spezifische Wert davon wird durch eine Anpassung für jeden Luftbetrag und jede Maschinendrehzahl ermittelt. Zu der Zeit einer Beschleunigung, wenn der Zielluftbetrag in hohem Ausmaß mit einer schnellen Geschwindigkeit zunimmt, wird die Ziel-Ventilsteuerzeit jedoch hin zu einer vorgerückten Seite korrigiert, ausgehend von der Ventilsteuerzeit, welche aus dem Kennfeld ermittelt wird, um den tatsächlichen Luftbetrag mit einer maximalen Geschwindigkeit zu erhöhen, um zu veranlassen, dass der tatsächliche Luftbetrag dem Zielluftbetrag folgt. Die Ziel-Ventilsteuerzeit ist in den Abbildungen als „VT“ beschrieben. Die durch die Recheneinheit 178 berechnete Ziel-Ventilsteuerzeit wird in ein Signal zum Antreiben des VVT 8 umgewandelt und über eine Schnittstelle 112 der ECU zu dem VVT 8 gesendet. Die Recheneinheit 178 entspricht außerdem der ersten Stellglied-Steuerungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung.
  • Nachfolgend sind die Funktionen der Recheneinheiten mit Bezug auf die Zündzeitpunktsteuerung beschrieben. Die Recheneinheit 168 berechnet basierend auf dem tatsächlichen Drosselöffnungsgrad und der Ventilsteuerzeit, welche durch die vorstehend beschriebene Luftbetragsteuerung realisiert werden, ein geschätztes Drehmoment. Der Ausdruck „geschätztes Drehmoment“, wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, bezieht sich auf ein Drehmoment, welches in einem Fall ausgegeben werden kann, bei welchem der Zündzeitpunkt auf den optimalen Zündzeitpunkt eingestellt ist, basierend auf dem aktuellen Drosselöffnungsgrad und der Ventilsteuerzeit und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Recheneinheit 168 berechnet basierend auf einem Messwert des Drosselöffnungsgrads und einem Messwert der Ventilsteuerzeit unter Verwendung eines Vorwärtsmodells des vorgenannten Luftmodells zunächst einen geschätzten Luftbetrag. Der geschätzte Luftbetrag entspricht einem Schätzwert eines Luftbetrags, welcher durch den aktuellen Drosselöffnungsgrad und die Ventilsteuerzeit tatsächlich realisiert wird. Nachfolgend wandelt die Recheneinheit 168 den geschätzten Luftbetrag unter Verwendung des Drehmoment-Luftbetrag-Umwandlungskennfelds in ein geschätztes Drehmoment um. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird als ein Suchkriterium verwendet, wenn das Drehmoment-Luftbetrag-Umwandlungskennfeld durchsucht wird. Das geschätzte Drehmoment ist in den Abbildungen als „TQe“ beschrieben.
  • Das zweite Ziel-Drehmoment und das geschätzte Drehmoment werden bei der Recheneinheit 170 eingegeben. Die Recheneinheit 170 berechnet basierend auf dem zweiten Ziel-Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment einen angegebenen Zündzeitpunkt-Wirkungsgrad bzw. eine angegebene Zündzeitpunkt-Effizienz, welche einem angegebenen Wert der Zündzeitpunkt-Effizienz entspricht. Die angegebene Zündzeitpunkt-Effizienz ist als ein Verhältnis des zweiten Ziel-Drehmoments zu dem geschätzten Drehmoment ausgedrückt. Für die angegebene Zündzeitpunkt-Effizienz ist jedoch eine Obergrenze definiert und der Wert der angegebenen Zündzeitpunkt-Effizienz ist in einem Fall als 1 eingestellt, bei welchem das Verhältnis des zweiten Ziel-Drehmoments mit Bezug auf das geschätzte Drehmoment 1 überschreitet. Die angegebene Zündzeitpunkt-Effizienz ist in den Abbildungen als „ηi“ beschrieben.
  • Die Recheneinheit 172 berechnet basierend auf der angegebenen Zündzeitpunkt-Effizienz den Zündzeitpunkt. Die Recheneinheit 172 berechnet insbesondere basierend auf Maschinen-Statusbeträgen, wie der Maschinendrehzahl, dem erforderlichen Drehmoment und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, den optimalen Zündzeitpunkt und diese berechnet basierend auf der angegebenen Zündzeitpunkt-Effizienz einen Verzögerungsbetrag mit Bezug auf den optimalen Zündzeitpunkt. Wenn die angegebene Zündzeitpunkt-Effizienz gleich 1 ist, ist der Verzögerungsbetrag als null eingestellt, und während die angegebene Zündzeitpunkt-Effizienz ausgehend von 1 abnimmt, wird der Verzögerungsbetrag zunehmend erhöht. Die Recheneinheit 172 berechnet dann das Ergebnis der Addition des Verzögerungsbetrags zu dem optimalen Zündzeitpunkt als einen finalen Zündzeitpunkt. Ein Kennfeld, in welchem der optimale Zündzeitpunkt und verschiedene Maschinen-Statusbeträge verknüpft sind bzw. in Beziehung stehen, kann dazu verwendet werden, um den optimalen Zündzeitpunkt zu berechnen. Ein Kennfeld, in welchem der Verzögerungsbetrag, die Zündzeitpunkt-Effizienz und verschiedene Maschinen-Statusbeträge in Beziehung stehen, kann dazu verwendet werden, um den Verzögerungsbetrag zu berechnen. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird als ein Suchkriterium verwendet, um diese Kennfelder zu durchsuchen. Der Zündzeitpunkt ist in den Abbildungen als „SA“ beschrieben. Der durch die Recheneinheit 172 berechnete Zündzeitpunkt wird in ein Signal zum Antreiben der Zündvorrichtung 6 umgewandelt und über eine Schnittstelle 113 der ECU zu der Zündvorrichtung 6 gesendet. Die Recheneinheiten 168, 170 und 172 entsprechen der dritten Stellglied-Steuerungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung.
  • Nachfolgend sind Funktionen der Recheneinheiten mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzbetragsteuerung beschrieben. Die Recheneinheit 174 berechnet basierend auf einem Messwert des Drosselöffnungsgrads und einem Messwert der Ventilsteuerzeit unter Verwendung des Vorwärtsmodells des vorstehend beschriebenen Luftmodells einen geschätzten Luftbetrag. Der geschätzte Luftbetrag, der durch die Recheneinheit 174 berechnet wird, ist vorzugsweise ein Luftbetrag, welcher derart prognostiziert wird, dass dieser zu einer Zeit auftritt, bei welcher sich das Einlassventil schließt. Ein Luftbetrag, welcher zukünftig auftreten wird, kann beispielsweise basierend auf dem Ziel-Drosselöffnungsgrad durch Einstellen einer Verzögerungszeitphase ausgehend von der Berechnung des Ziel-Drosselöffhungsgrads bis zu dem Ausgang davon prognostiziert werden. Der geschätzte Luftbetrag ist in den Abbildungen als „KLe“ beschrieben.
  • Die Recheneinheit 176 berechnet basierend auf dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem geschätzten Luftbetrag einen Kraftstoff-Einspritzbetrag, das heißt, einen Kraftstoff-Zuführbetrag, welcher erforderlich ist, um das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Die Berechnung des Kraftstoff-Einspritzbetrags wird ausgeführt, wenn die Zeit zum Berechnen eines Kraftstoff-Einspritzbetrags mit Bezug auf jeden Zylinder eintritt. Der Kraftstoff-Einspritzbetrag ist in den Abbildungen als „TAU“ beschrieben. Der Kraftstoff-Einspritzbetrag, welcher durch die Recheneinheit 174 berechnet wird, wird in ein Signal zum Antreiben des Injektors 4 umgewandelt und über eine Schnittstelle 114 der ECU zu dem Injektor 4 gesendet. Die Recheneinheiten 174 und 176 entsprechen der zweiten Stellglied-Steuerungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung.
  • Nachfolgend sind Funktionen der Recheneinheiten mit Bezug auf die AGR-Steuerung beschrieben. Eine Recheneinheit 192 berechnet einen Grad bzw. ein Ausmaß einer AGR-Öffnung, welcher einem Öffnungsgrad eines AGR-Ventils 12 entspricht, basierend auf dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In den Abbildungen ist der Grad der AGR-Öffnung als „AGRv“ beschrieben. Der Grad der AGR-Öffnung, welcher in der Recheneinheit 192 berechnet wird, wird in ein Signal zum Antreiben eines AGR-Ventils 12 umgewandelt und über eine Schnittstelle 116 der ECU zu dem AGR-Ventil 12 gesendet. Die Recheneinheit 192 entspricht der vierten Stellglied-Steuerungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung. Als ein Betätigungsbetrag des AGR-Ventils 12 kann anstelle des Grades der AGR-Öffnung eine relative Einschaltdauer eines Solenoids angewendet werden, welches das AGR-Ventil 12 antreibt. Inhalte eines Vorgangs, welcher bei der Recheneinheit 192 durchgeführt wird, sind später detailliert beschrieben.
  • Das Vorstehende entspricht einem Überblick der Logik der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Nachfolgend ist die Recheneinheit 122, welche einem Hauptabschnitt der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht, detailliert beschrieben.
  • Die Logik der Recheneinheit 122 ist in 2 mittels eines Blockdiagramms dargestellt. Innerhalb des Blocks, welcher in 2 die Recheneinheit 122 darstellt, sind aus den verschiedenen Funktionen, mit welchen die Recheneinheit 122 ausgerüstet ist, Funktionen mit Bezug auf ein Umschalten des Betriebsmodus durch Blöcke dargestellt. Eine Recheneinheit ist jedem dieser Blöcke zugeordnet. Ein Programm entsprechend jedem Block ist in der ECU vorbereitet und die Funktionen der jeweiligen Recheneinheiten werden in der ECU durch Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors realisiert. Zu beachten ist, dass in dem Fall, bei welchem die ECU einen Mehrkern-Prozessor umfasst, Recheneinheiten 402, 404, 406 und 408, welche die Recheneinheit 122 bilden, verteilt und einer Mehrzahl von Kernen zugeordnet sein können.
  • Zunächst ist die Recheneinheit 402 beschrieben. Die Recheneinheit 402 berechnet einen Referenzwert für das Drehmoment. Der Referenzwert entspricht einem Drehmoment, welches als eine Grenze zwischen einem stöchiometrischen Modus in einem Bereich mit sehr niedriger Last und einem mageren Modus in einem Bereich mir niedriger Last dient, und der optimale Wert ist aus dem Gesichtspunkt des Kraftstoffverbrauchsverhaltens, des Abgasverhaltens und der Fahrbarkeit für jede Maschinendrehzahl angepasst. Die Recheneinheit 402 nimmt auf ein zuvor vorbereitetes Kennfeld Bezug, um einen Referenzwert zu berechnen, welcher für die Maschinendrehzahl geeignet ist. Der Referenzwert ist in den Abbildungen als „Ref“ beschrieben.
  • Nachfolgend ist die Recheneinheit 404 beschrieben. Das erforderliche erste Drehmoment wird bei der Recheneinheit 404 eingegeben. Zusätzlich wird der durch die Recheneinheit 402 berechnete Referenzwert mit Bezug auf die Recheneinheit 404 eingestellt. Die Recheneinheit 404 verändert einen Wert des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches dazu verwendet wird, um den Zielluftbetrag zu berechnen, basierend auf der Beziehung zwischen dem erforderlichen ersten Drehmoment und dem Referenzwert, welche eingegeben werden. Die Recheneinheit 404 wechselt bzw. schaltet das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis insbesondere ausgehend von einem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu einem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, oder ausgehend von dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis um. Das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (beispielsweise 14,5). Das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist in den Abbildungen als „AF1“ beschrieben. Das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht im Vergleich zu dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem magereren Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und dieses ist auf einen bestimmten festgelegten Wert (beispielsweise 22,0) eingestellt. Das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist in den Abbildungen als „AF2“ beschrieben. Die Recheneinheit 404 entspricht der Veränderungseinrichtung des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der vorliegenden Erfindung.
  • Während einer Phase, in welcher das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert ist, stellt die Recheneinheit 404 das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen darauf, dass das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert ist, auf das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein. Wenn das erforderliche erste Drehmoment gemäß einer Beschleunigungsanforderung des Fahrers zunimmt und zu gegebener Zeit größer als der Referenzwert wird, wechselt bzw. schaltet die Recheneinheit 404 das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen darauf, dass das erforderliche erste Drehmoment auf einen Wert zunimmt, der größer oder gleich dem Referenzwert ist, ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis um. Dabei stellt die Recheneinheit 404 während einer Phase, in welcher das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert ist, das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen darauf, dass das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert ist, auf das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein. Wenn das erforderliche erste Drehmoment gemäß einer Verzögerungsanforderung des Fahrers abnimmt und das erforderliche erste Drehmoment zu gegebener Zeit kleiner als der Referenzwert wird, schaltet die Recheneinheit 404 das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen darauf, dass das erforderliche erste Drehmoment auf den Referenzwert oder weniger bzw. einen kleineren Wert abnimmt, ausgehend von dem zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis um.
  • Nachfolgend ist die Recheneinheit 406 beschrieben. Die Recheneinheit 406 entspricht der Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Umschalteinrichtung der vorliegenden Erfindung. Das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches bei dem stöchiometrischen Modus verwendet wird, und das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches bei dem mageren Modus verwendet wird, sind im Vorfeld als Defaultwerte bzw. Ausgangswerte des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Recheneinheit 406 eingestellt. Das durch die Recheneinheit 404 ermittelte virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Wert des Zielluftbetrags, welcher bei einem vorhergehenden Schritt durch die Recheneinheit 162 berechnet wird, und ein Wert des geschätzten Luftbetrags, welcher bei einem vorhergehenden Schritt durch die Recheneinheit 174 berechnet wird, werden bei der Recheneinheit 406 eingegeben.
  • Zunächst ist ein Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei einer Situation beschrieben, bei welcher das erforderliche erste Drehmoment gemäß einer Verzögerungsanforderung des Fahrers zunimmt. Auf das Erfassen hin, dass das von der Recheneinheit 404 eingegebene virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, berechnet die Recheneinheit 406 eine Differenz zwischen dem Zielluftbetrag und dem geschätzten Luftbetrag. Nachfolgend, wenn sich der geschätzte Luftbetrag ausreichend dem geschätzten Luftbetrag annähert, insbesondere wenn die Differenz zwischen den Zielluftbetrag und dem geschätzten Luftbetrag kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert wird, schaltet die Recheneinheit 406 das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis um. Das heißt, zu der Zeit einer Beschleunigung, wenn das erforderliche erste Drehmoment zunimmt, wird nach dem Umschalten des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt. Durch das Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird der Betriebsmodus ausgehend von dem stöchiometrischen Modus hin zu dem mageren Modus umgeschaltet bzw. gewechselt.
  • Das Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einer Situation, bei welcher das erforderliche erste Drehmoment gemäß der Verzögerungsanforderung des Fahrers abnimmt, ist beschrieben. Auf das Erfassen hin, dass das von der Recheneinheit 404 eingegebene virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, schaltet die Recheneinheit 406 im Ansprechen darauf das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis um. Das heißt, zu der Zeit der Verzögerung, wenn das erforderliche erste Drehmoment abnimmt, wird gleichzeitig mit dem Umschalten des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt. Durch das Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird der Betriebsmodus ausgehend von dem mageren Modus hin zu dem stöchiometrischen Modus umgeschaltet bzw. gewechselt.
  • Schließlich ist die Recheneinheit 408 beschrieben. Die Recheneinheit 408 berechnet das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten. Wie vorstehend beschrieben ist, wird das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten zusammen mit dem erforderlichen zweiten Drehmoment und dem weiteren zweiten Drehmoment bei der Recheneinheit 146 eingegeben und der kleinste Wert aus diesen Werten wird durch die Recheneinheit 146 ausgewählt. Das erforderliche zweite Drehmoment und das weitere zweite Drehmoment entsprechen normalerweise ungültigen Werten und diese werden lediglich in einem Fall zu gültigen Werten umgeschaltet, bei welchem ein spezielles Ereignis aufgetreten ist. Gleiches gilt ebenso für das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten und die Recheneinheit 430 stellt den Ausgangswert des zweiten Ziel-Drehmoments zum Umschalten üblicherweise auf einen ungültigen Wert ein.
  • Das erforderliche erste Drehmoment, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis werden bei der Recheneinheit 408 eingegeben. Gemäß der Logik der Recheneinheiten 404 und 408 stimmen das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor dem Umschalten des Betriebsmodus überein, und diese stimmen ebenso überein, nachdem die Umschaltverarbeitung abgeschlossen ist. Während der Verarbeitung zum Umschalten des Betriebsmodus tritt zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch ein Abstand bzw. Unterschied auf. Die Recheneinheit 408 berechnet das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten, welches einen gültigen Wert besitzt, lediglich während einer Phase, in welcher zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Unterschied auftritt. In diesem Fall wird das erforderliche erste Drehmoment als der gültige Wert des zweiten Ziel-Drehmoments zum Umschalten verwendet. Das heißt, während einer Phase, in welcher zwischen dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Unterschied auftritt, wird das erforderliche erste Drehmoment von der Recheneinheit 408 als das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten ausgegeben.
  • Das Vorstehende entspricht einer detaillierten Beschreibung der Logik der Recheneinheit 122, das heißt, der Logik zum Umschalten des Betriebsmodus, welche bei der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird. Nachfolgend ist die Recheneinheit 192 detailliert beschrieben, die einem notwendigen Teil der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht.
  • 3 stellt eine Logik der Recheneinheit 192 in einem Blockdiagramm dar. Von verschiedenen Funktionen, welche in der Recheneinheit 192 enthalten sind, sind Funktionen mit Bezug auf eine Berechnung des Grades der AGR-Öffnung in einem Block, welcher die Recheneinheit 192 in 3 darstellt, in Blöcken ausgedrückt. Diesen Blöcken sind jeweils Recheneinheiten zugeordnet. In der ECU sind Programme entsprechend den jeweiligen Blöcken vorbereitet und die Funktionen der jeweiligen Recheneinheiten werden in der ECU dadurch realisiert, dass diese Programme durch den Prozessor ausgeführt werden. Zu beachten ist, dass, wenn die ECU einen Mehrkern-Prozessor umfasst, Recheneinheiten 502, 504 und 506, welche die Recheneinheit 192 konfigurieren, verteilt und einer Mehrzahl von Kernen zugeordnet sein können.
  • Zunächst ist die Recheneinheit 502 beschrieben. Die Recheneinheit 502 ist ferner durch zwei Recheneinheiten 508 und 510 konfiguriert. Das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird bei der Recheneinheit 502 eingegeben. Die Recheneinheit 508 entspricht der Ziel-AGR-Raten-Berechnungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung und diese berechnet die Ziel-AGR-Rate zum Optimieren der Abgasemission, des Kraftstoffverbrauchs und dergleichen bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Bei der vorliegenden Erfindung bezieht sich die AGR-Rate auf den Anteil des AGR-Gases in der Luft, welche von dem Einlassventil in den Zylinder eingebracht wird, und der AGR-Betrag, welcher den Betrag des von dem Einlassventil in den Zylinder eingebrachten AGR-Gases angibt, befindet sich innerhalb eines Bereichs äquivalent zu der AGR-Rate bei der vorliegenden Erfindung.
  • Die Recheneinheit 508 berechnet die Ziel-AGR-Rate unter Verwendung des AGR-Raten-Kennfelds. Das AGR-Raten-Kennfeld bezieht sich auf das Kennfeld, in welchem die AGR-Rate mit den Maschinen-Zustandsgrößen einschließlich der Maschinendrehzahl, dem Luftbetrag und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Schlüssel bzw. Parameter bzw. Kriterien in Beziehung steht. Das Kennfeld wird durch eine Anpassung von sowohl dem Luftbetrag, der Maschinendrehzahl und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Zum Durchsuchen des AGR-Raten-Kennfelds werden die tatsächlichen Werte und die Zielwerte der Maschinen-Zustandsgrößen verwendet. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird für die Kennfeldsuche das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. Entsprechend wird in der Recheneinheit 508 die AGR-Rate, welche bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis erforderlich ist, als die Ziel-AGR-Rate berechnet. In den Abbildungen ist die Ziel-AGR-Rate als „AGRt“ beschrieben.
  • Die Recheneinheit 510 berechnet einen ersten Basis-Öffnungsgrad als Basis des Grades der AGR-Ventilöffhung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate. Bei der Berechnung des ersten Basis-Öffnungsgrads können ein mathematischer Ausdruck, welcher ein Ansprechen der AGR-Rate auf die Betätigung des AGR-Ventils modelliert, basierend auf der Hydrodynamik bzw. der Strömungslehre oder dergleichen, und ein Kennfeld verwendet werden. Da die AGR-Rate durch die Maschinendrehzahl, den Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beeinflusst wird, werden die Maschinendrehzahl, der Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Berechnung des ersten Basis-Öffnungsgrads als Parameter verwendet. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird bei der Berechnung des ersten Basis-Öffnungsgrads das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. In den Abbildungen ist der erste Basis-Öffnungsgrad als „AGRvb1“ beschrieben. Die Recheneinheit 510 entspricht der Berechnungseinrichtung für den ersten Basis-Betätigungsbetrag bei der vorliegenden Erfindung.
  • Zu beachten ist, dass die Recheneinheit 502 derart konfiguriert sein kann, dass diese den ersten Basis-Öffnungsgrad direkt unter Verwendung eines Kennfelds des Grades der AGR-Öffnung bzw. AGR-Öffnungsgrad-Kennfeld berechnet. Das AGR-Öffnungsgrad-Kennfeld entspricht einem Kennfeld, in welchem der Grad der AGR-Öffnung mit den Maschinen-Zustandsgrößen einschließlich der Maschinendrehzahl, dem Luftbetrag und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Schlüssel bzw. Paramater in Zusammenhang steht. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird bei der Kennfeldsuche das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. Gemäß dieser Konfiguration wird der Grad der AGR-Öffnung, welcher bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis erforderlich ist, als der erste Basis-Öffnungsgrad berechnet, ohne die Ziel-AGR-Rate zu berechnen.
  • Die Recheneinheit 504 berechnet ein Überschuss-Frischluftverhältnis, welches einem Parameter entsprechend einer Frischluftrate entspricht, die einem Anteil von in dem Abgas enthaltener unverbrannter Luft entspricht. Das Überschuss-Frischluftverhältnis ist in der Abbildung als „Verhältnis“ beschrieben. Das Überschuss-Frischluftverhältnis entspricht einem Wert, welcher durch Dividieren des Werts des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch den Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, und dieses wird zu 1, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis den gleichen Wert besitzen. Die Recheneinheit 504 berechnet das Überschuss-Frischluftverhältnis unter Verwendung des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welche von der Recheneinheit 122 eingegeben werden, und diese gibt das Überschuss-Frischluftverhältnis zu der Recheneinheit 506 aus. Die Recheneinheit 504 entspricht der Parameterwert-Berechnungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung.
  • Die Recheneinheit 506 berechnet einen ersten Öffnungsgrad-Korrekturbetrag, welcher einem Korrekturbetrag des ersten Basis-Öffnungsgrad entspricht, unter Verwendung des Überschuss-Frischluftverhältnisses. In der Abbildung ist der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag als „AGRvc1“ beschrieben. Bei der Berechnung des ersten Öffnungsgrad-Korrekturbetrags wird ein Korrekturbetrag-Kennfeld verwendet. Das Korrekturbetrag-Kennfeld entspricht einem Kennfeld, in welchem das Überschuss-Frischluftverhältnis und der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag mit verschiedenen Maschinen-Zustandsgrößen einschließlich der Maschinendrehzahl und dem Luftbetrag als Schlüssel bzw. Parameter miteinander in Beziehung stehen. Insbesondere wird gemäß dem Kennfeld, während das Überschuss-Frischluftverhältnis kleiner oder gleich 1 ist, das heißt, während das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist oder den gleichen Wert aufweist, von der Recheneinheit 506 ein ungültiger Wert als der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag ausgegeben. Ferner wird, während das Überschuss-Frischluftverhältnis größer als 1 ist, das heißt, während das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, ein Wert zum Korrigieren der AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate stärker zu reduzieren, während das Überschuss-Frischluftverhältnis einen größeren Wert besitzt, von der Recheneinheit 506 als der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag ausgegeben. Die Recheneinheit 506 entspricht der Berechnungseinrichtung für den ersten Korrekturbetrag bei der vorliegenden Erfindung. Der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag, welcher in der Recheneinheit 506 berechnet wird, wird zu dem ersten Basis-Öffhungsgrad addiert, der in der Recheneinheit 510 berechnet wird, und ein finaler Grad der AGR-Öffnung wird berechnet. Während das Überschuss-Frischluftverhältnis kleiner oder gleich 1 ist, kann von der Recheneinheit 506 anstelle des ungültigen Werts der Wert von 0 als der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag ausgegeben werden. Der berechnete Grad der AGR-Öffnung wird in ein Signal umgewandelt, welches das AGR-Ventil 12 antreibt, und über die Schnittstelle 116 der ECU zu dem AGR-Ventil 12 übertragen. Zu beachten ist, dass als der Betätigungsbetrag des AGR-Ventils 12 anstelle des Grades der AGR-Ventilöffnung die relative Einschaltdauer des Solenoids verwendet werden kann, welches das AGR-Ventil 12 antreibt. Nachfolgend ist ein Steuerungsergebnis in einem Fall des Ausführens der Maschinensteuerung gemäß der vorgenannten Logik basierend auf einem Zeitdiagramm beschrieben, welches eine Abbildung davon darstellt.
  • Zunächst ist ein Steuerungsergebnisses gemäß einem Vergleichsbeispiel zu der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik beschrieben. Das Steuerungsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel entspricht dem Steuerungsergebnis in einem Fall, bei welchem der Grad der AGR-Öffnung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet wird. Das heißt, die Logik der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung bei dem Vergleichsbeispiel wendet eine Konfiguration an, welche den ersten Basis-Öffnungsgrad als den finalen Grad der AGR-Öffhung ausgibt, ohne eine Korrektur unter Verwendung des ersten Öffnungsgrad-Korrekturbetrags in der Recheneinheit 192 bei der vorliegenden Ausführungsform durchzuführen. Da die vorliegende Erfindung die Befürchtung bei dem Vergleichsbeispiel beseitigt, wird erachtet, dass der Vorteil der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik durch Verdeutlichen des Steuerungsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel und der darin vorliegenden Befürchtung ersichtlicher wird.
  • 4 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Abbildung eines Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung gemäß dem Vergleichsbeispiel darstellt. Ein Diagramm auf einer ersten Ebene in 4 stellt Veränderungen des erforderlichen Drehmoments und des tatsächlichen Drehmoments im Zeitverlauf dar. Ein Diagramm auf einer zweiten Ebene stellt Veränderungen des Zielluftbetrags und des tatsächlichen Luftbetrags im Zeitverlauf dar. Ein Diagramm auf einer dritten Ebene stellt eine Veränderung des Zündzeitpunkts im Zeitverlauf dar. Ein Diagramm auf einer vierten Ebene stellt Veränderungen des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches dem Parameter zum Berechnen des Zielluftbetrags entspricht, im Zeitverlauf dar. Das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht dem Parameter, welcher die Umwandlungseffizienz von dem Luftbetrag zu Drehmoment vorsieht, und der Luftbetrag, welcher erforderlich ist, um das erforderliche Drehmoment bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, entspricht dem Zielluftbetrag. Bei dem Vergleichsbeispiel werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis beide in einer stufenartigen Weise zwischen dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis) und dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis) umgeschaltet. In diesem Diagramm ist ferner eine Veränderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Zeitverlauf zusammen mit diesen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen dargestellt. Ein Diagramm auf einer fünften Ebene stellt Veränderungen der Ziel-AGR-Rate und der tatsächlichen AGR-Rate im Zeitverlauf dar. Ein Diagramm auf einer sechsten Ebene stellt eine Veränderung der Frischluftrate im Zeitverlauf dar, die dem Anteil der in dem AGR-Gas enthaltenen unverbrannten Luft entspricht. Ein Diagramm auf einer siebten Ebene stellt eine Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf dar.
  • Das in 4 dargestellte Steuerungsergebnis wird betrachtet. Gemäß dem Vergleichsbeispiel wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor dem Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der Zeit der Beschleunigung ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Durch das Umschalten nimmt der Zielluftbetrag in einer stufenartigen Weise hin zu dem Luftbetrag entsprechend dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu und der tatsächliche Luftbetrag nimmt ebenso erheblich zu, um dem Zielluftbetrag zu folgen.
  • Ferner wird gemäß dem Vergleichsbeispiel das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet, wodurch die Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise hin zu der AGR-Rate entsprechend dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zunimmt. Nachfolgend verändert sich der Grad der AGR-Öffnung im Ansprechen auf die Zunahme der Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise hin zu einer Öffnungsseite. Da jedoch eine Ansprechverzögerung vorliegt, bevor sich die AGR-Rate verändert, verändert sich die tatsächliche AGR-Rate nicht in einer stufenartigen Weise und diese nimmt später zu als die Ziel-AGR-Rate. Gemäß dem Vergleichsbeispiel wird die Ziel-AGR-Rate vor dem Umschalten des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erhöht und daher wird die Ansprechverzögerung der AGR-Rate beseitigt.
  • Bei dem Vergleichsbeispiel wird das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch in einer Phase, bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet ist, nachdem das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert, welches dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, obwohl die Ziel-AGR-Rate auf die AGR-Rate entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird, welches dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Folglich wird die Frischluftrate des AGR-Gases, welches in dieser Phase zurückgeführt wird, zu einem Wert, welcher einer Voraussetzung zu der Zeit der Berechnung der Ziel-AGR-Rate entspricht, das heißt, einem Wert, welcher kleiner als der Wert bei dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Folglich übersteigt die tatsächliche AGR-Rate die Ziel-AGR-Rate, wodurch eine Drehmomentschwankung aufgrund einer Verschlechterung der Verbrennung befürchtet wird.
  • Die vorstehend beschriebene Befürchtung bei dem in 4 dargestellten Vergleichsbeispiel wird gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik wie folgt gelöst.
  • 5 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Abbildung eines Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung durch die ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In 5 stellt ein Diagramm auf einer ersten Ebene Veränderungen des Drehmoments im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet das Bezugszeichen „TQ1r“ das erforderliche erste Drehmoment, das Bezugszeichen „TQ2c“ bezeichnet das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten und das Bezugszeichen „TQe“ bezeichnet das geschätzte Drehmoment. Hier ist angenommen, dass das erforderliche erste Drehmoment dem finalen ersten Ziel-Drehmoment entspricht und dass das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten dem finalen zweiten Ziel-Drehmoment entspricht. Ferner ist in dem Diagramm abgesehen von diesen Drehmomenten das tatsächliche Drehmoment durch die gestrichelte Linie dargestellt. Das tatsächliche Drehmoment wird jedoch bei der tatsächlichen Maschinensteuerung nicht gemessen. Die Linie des tatsächlichen Drehmoments, welche in dem Diagramm aufgezeichnet ist, entspricht einer Bildlinie, welche auf Testergebnisse gestützt ist.
  • Ein Diagramm auf einer zweiten Ebene in 5 stellt eine Veränderung des Luftbetrags im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „KLt“ den Zielluftbetrag und „KLe“ bezeichnet den geschätzten Luftbetrag. In dem Diagramm ist zusätzlich zu diesen Luftbeträgen der tatsächliche Luftbetrag durch die gestrichelte Linie dargestellt. Der tatsächliche Luftbetrag wird bei der tatsächlichen bzw. eigentlichen Maschinensteuerung jedoch nicht gemessen. Die in dem Diagramm aufgezeichnete Linie des tatsächlichen Luftbetrags entspricht einer Abbildung, welche durch Testergebnisse gestützt ist.
  • Ein Diagramm auf einer dritten Ebene in 5 stellt eine Veränderung der Ziel-Effizienz zum Umschalten im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „ηtc“ die Ziel-Effizienz zum Umschalten. Hierbei ist angenommen, dass die Ziel-Effizienz zum Umschalten der finalen Ziel-Effizienz entspricht.
  • Ein Diagramm auf einer vierten Ebene in 5 gibt eine Veränderung der angegebenen Zündzeitpunkt-Effizienz im Zeitverlauf an. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „ηi“ die angegebene Zündzeitpunkt-Effizienz.
  • Ein Diagramm auf einer fünften Ebene in 5 stellt eine Veränderung des Zündzeitpunkts im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „SA“ den Zündzeitpunkt.
  • Ein Diagramm auf einer sechsten Ebene in 5 stellt eine Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „Aft“ das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und „AFh“ bezeichnet das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Ferner ist in dem Diagramm zusammen mit diesen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen eine Veränderung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Zeitverlauf durch eine gestrichelte Linie ausgedrückt.
  • Ein Diagramm auf einer siebten Ebene in 5 stellt eine Veränderung der AGR-Rate im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „AGRt“ die Ziel-AGR-Rate. In dem Diagramm ist die tatsächliche AGR-Rate zusammen mit der Ziel-AGR-Rate durch eine durchgehende Linie ausgedrückt. Die tatsächliche AGR-Rate wird bei der tatsächlichen Maschinensteuerung jedoch nicht gemessen. Eine Linie der tatsächlichen AGR-Rate, welche in dem Diagramm aufgezeichnet ist, entspricht einer Bildlinie, die durch ein Testergebnis gestützt ist.
  • Ein Diagramm auf einer achten Ebene in 5 stellt eine Veränderung der Frischluftrate des AGR-Gases im Zeitverlauf dar. Zu beachten ist, dass die hier erwähnte Frischluftrate des AGR-Gases den Anteil der unverbrannten Luft in dem AGR-Gas zeigt. Die Frischluftrate wird bei der tatsächlichen Maschinensteuerung jedoch nicht gemessen. Die Linie der Frischluftrate, welche in dem Diagramm aufgezeichnet ist, entspricht einer Bildlinie, die durch ein Testergebnis gestützt ist.
  • Ein Diagramm auf einer neunten Ebene in 5 stellt eine Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „AG-Rvb1“ den Basis-Öffnungsgrad und „AGRv“ bezeichnet den Grad der AGR-Öffnung.
  • Das Steuerungsergebnis zu der Zeit einer Beschleunigung ist basierend auf 5 beschrieben. Zu der Zeit einer Beschleunigung werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis beide auf dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, das dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, bis das erforderliche erste Drehmoment auf das Niveau des Referenzwerts zunimmt, welcher durch „Ref“ bezeichnet ist. Folglich nimmt der Zielluftbetrag in dieser Phase, welcher basierend auf dem erforderlichen ersten Drehmoment und dem virtuellen Luft-Kraftstoff- Verhältnis berechnet wird, das heißt, der Zielluftbetrag (der erste Zielluftbetrag), welcher unter Verwendung des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, im Ansprechen auf eine Zunahme des erforderlichen ersten Drehmoments zu. Das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten in dieser Phase wird im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenfällt bzw. diese übereinstimmen, auf einen ungültigen Wert eingestellt. Falls das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten einen ungültigen Wert aufweist, wird die angewiesene Zündzeitpunkt-Effizienz gleich 1 und daher wird der Zündzeitpunkt auf einem optimalen Zündzeitpunkt gehalten. In dem Diagramm verändert sich der Zündzeitpunkt gemäß der Abnahme des erforderlichen ersten Drehmoments und dies entspricht der Veränderung entsprechend dem optimalen Zündzeitpunkt, der sich gemäß der Maschinendrehzahl und dem Luftbetrag verändert.
  • Bis das erforderliche erste Drehmoment auf den Referenzwert zunimmt bzw. ansteigt, wird der erste Basis-Öffnungsgrad unter Verwendung des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet, das dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Ferner wird der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag in dieser Phase im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, auf einen ungültigen Wert eingestellt. Folglich wird der Grad der AGR-Öffhung in dieser Phase auf dem Wert des ersten Basis-Öffnungsgrads gehalten.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, werden in der Phase, bis das erforderliche erste Drehmoment auf das Niveau des Referenzwerts zunimmt, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis beide auf dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, das dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Folglich wird der erste Basis-Öffnungsgrad in dieser Phase unter Verwendung des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet, das dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Ferner wird das Überschuss-Frischluftverhältnis in dieser Phase im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenfällt bzw. diese übereinstimmen, auf 1 eingestellt. Falls das Überschuss-Frischluftverhältnis gleich 1 ist, wird der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag auf einem ungültigen Wert gehalten. Folglich wird der Grad der AGR-Öffnung in dieser Phase auf dem Wert des ersten Basis-Öffnungsgrads gehalten.
  • Falls das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird, wird lediglich das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet. Das heißt, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, während das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einer stufenartigen Weise mager gemacht wird. Der Betrieb durch das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, erfordert einen größeren Luftbetrag als der Luftbetrag, welcher bei dem Betrieb durch das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis erforderlich ist, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Folglich nimmt als Folge davon, dass das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Verwendung bei der Berechnung des Zielluftbetrags in einer stufenartigen Weise hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, der Zielluftbetrag zu dem Zeitpunkt des Umschaltens ebenso in einer stufenartigen Weise auf den Zielluftbetrag (den zweiten Zielluftbetrag) entsprechend dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu. Da jedoch eine Ansprechverzögerung existiert, bevor sich der Luftbetrag verändert, nachdem das Stellglied arbeitet, nehmen der tatsächliche Luftbetrag und der geschätzte Luftbetrag, welcher dem Schätzwert entspricht, nicht stufenartig zu, sondern diese nehmen später zu als der Zielluftbetrag. Der tatsächliche Luftbetrag und der geschätzte Luftbetrag nähern sich allmählich dem Zielluftbetrag an und zu gegebener Zeit wird die Differenz zwischen dem Zielluftbetrag und dem geschätzten Luftbetrag kleiner oder gleich einem Schwellenwert. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet.
  • In einer Phase, nachdem das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis voneinander abweichen, bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder übereinstimmen, besitzt das zweite Ziel-Drehmoment zum Umschalten den gleichen Wert wie das erforderliche erste Drehmoment, welches einem gültigen Wert entspricht. Dabei wird das geschätzte Drehmoment basierend auf dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem größeren Wert als das erforderliche erste Drehmoment basierend auf dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wobei das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Verwendung bei der Berechnung des Zielluftbetrags magerer gemacht wird als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Folglich wird die angewiesene Zündzeitpunkt-Effizienz, die dem Verhältnis des zweiten Ziel-Drehmoments zum Umschalten zu dem geschätzten Drehmoment entspricht, zu einem Wert kleiner als 1. Im Ansprechen darauf, dass die angewiesene Zündzeitpunkt-Effizienz kleiner als 1 wird, wird der Zündzeitpunkt ausgehend von dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert. Folglich wird eine Zunahme des Drehmoments aufgrund eines Überschusses des Luftbetrags durch eine Abnahme des Drehmoments aufgrund der Verzögerung des Zündzeitpunkts ausgeglichen und eine Abweichung des tatsächlichen Drehmoments von dem erforderlichen ersten Drehmoment wird verhindert.
  • Ferner, wenn das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird, wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Verwendung bei der Berechnung der Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet, wodurch die Ziel-AGR-Rate zu dem Zeitpunkt des Umschaltens ebenso in einer stufenartigen Weise zunimmt. Wenn die Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise zunimmt, nimmt der erste Basis-Öffnungsgrad zu dem Zeitpunkt der Zunahme ebenso in einer stufenartigen Weise zu.
  • Insbesondere wird in der Phase, nachdem das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis voneinander abweichen, bis das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder übereinstimmen, das Überschuss-Frischluftverhältnis auf einen Wert eingestellt, der größer als 1 ist. Im Ansprechen darauf, dass das Überschuss-Frischluftverhältnis größer als 1 wird, wird der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag auf einen Wert (einen negativen Wert) entsprechend dem Wert des Überschuss-Frischluftverhältnisses eingestellt. Folglich wird der Grad der AGR-Öffnung in dieser Phase auf einen Wert eingestellt, welcher durch Addieren des ersten Öffnungsgrad-Korrekturbetrags (des negativen Werts) zu dem Wert des ersten Basis-Öffnungsgrads erhalten wird.
  • Nachdem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder übereinstimmen, nachdem das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis voneinander abweichen, wird das Überschuss-Frischluftverhältnis im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmen, wieder auf 1 eingestellt. Wenn das Überschuss-Frischluftverhältnis gleich 1 ist, wird der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag wieder auf einem ungültigen Wert gehalten. Folglich wird der Grad der AGR-Öffnung in dieser Phase auf dem Wert des ersten Basis-Öffnungsgrads gehalten.
  • Das AGR-Ventil, welches einem Stellglied entspricht, arbeitet basierend auf dem Grad der AGR-Öffnung. Es existiert jedoch eine Ansprechverzögerung, bevor sich die AGR-Rate verändert, und daher nimmt die tatsächliche AGR-Rate nicht in einer stufenartigen Weise zu, sondern diese nimmt später zu als die Ziel-AGR-Rate. Die tatsächliche AGR-Rate nähert sich allmählich der Ziel-AGR-Rate an und folgt zu gegebener Zeit der Ziel-AGR-Rate. Zu dieser Zeit, während der erste Öffnungsgrad-Korrekturbetrag einen gültigen Wert besitzt, wird der Grad der AGR-Öffnung in einer Richtung korrigiert, um die tatsächliche AGR-Rate zu verringern, um dem Überschuss-Frischluftverhältnis zu entsprechen. Dadurch wird die Situation, bei welcher die tatsächliche AGR-Rate in der Zunahmerichtung überschwingt und die Verbrennung verschlechtert ist, effektiv beschränkt.
  • Wie vorstehend kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem hohen Ansprechverhalten ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, das magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umgeschaltet werden, während eine sanfte Zunahme des Drehmoments entsprechend der Beschleunigungsanforderung des Fahrers erreicht wird. Ferner kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik ein Überschuss der AGR-Rate im Falle des Umschaltens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem magereren Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Vergleich zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, effektiv beschränkt werden.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Nachfolgend ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
  • Die zweite Ausführungsform und die erste Ausführungsform unterscheiden sich hinsichtlich der Logik der Recheneinheit 192. Die Logik der gesamten ECU ist gleich der ersten Ausführungsform und die Logik einer ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ebenso durch 1 ausgedrückt sein.
  • 6 stellt die Logik der Recheneinheit 192 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Blockdiagramm dar. Die Recheneinheit 192 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst Recheneinheiten 520 und 522.
  • Zunächst ist die Recheneinheit 520 beschrieben. Die Recheneinheit 520 ist anstelle der Recheneinheit 502 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen. Die Recheneinheit 520 ist ferner durch zwei Recheneinheiten 508 und 524 konfiguriert. Von diesen ist die Recheneinheit 508 gleich der einen in der Recheneinheit gemäß der ersten Ausführungsform und daher ist auf eine detaillierte Erläuterung davon verzichtet.
  • Die Recheneinheit 524 berechnet einen zweiten Basis-Öffnungsgrad als die Basis des Grades der AGR-Ventilöffnung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate. Bei der Berechnung des zweiten Basis-Öffnungsgrads kann ein mathematischer Ausdruck, in welchem das Ansprechen der AGR-Rate auf die Betätigung des AGR-Ventils basierend auf der Hydrodynamik bzw. der Strömungslehre und dergleichen modelliert ist, und ein Kennfeld verwendet werden. Da die AGR-Rate durch die Maschinendrehzahl, den Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beeinflusst wird, werden die Maschinendrehzahl, der Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Berechnung des zweiten Basis-Öffnungsgrads als Parameter verwendet. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Berechnung des zweiten Basis-Öffnungsgrads verwendet. Das heißt, in der Recheneinheit 524 wird der Grad der AGR-Öffnung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis als der zweite Basis-Öffnungsgrad berechnet. In der Abbildung ist der zweite Basis-Öffnungsgrad als „AGRvb2“ beschrieben. Die Recheneinheit 524 entspricht der Berechnungseinrichtung für den zweiten Ziel-Basis-Betätigungsbetrag bei der vorliegenden Erfindung.
  • Die Recheneinheit 522 berechnet einen zweiten Öffnungsgrad-Korrekturbetrag, welcher einem Korrekturbetrag des zweiten Basis-Öffnungsgrads entspricht, unter Verwendung des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. In der Abbildung ist der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag als „AGRvc2“ beschrieben. Bei der Berechnung des zweiten Öffhungsgrad-Korrekturbetrags wird ein Korrekturbetrag-Kennfeld verwendet. Das Korrekturbetrag-Kennfeld entspricht einem Kennfeld, in welchem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag mit verschiedenen Maschinen-Zustandsgrößen einschließlich der Maschinendrehzahl und dem Luftbetrag als Schlüssel bzw. Parameter in Beziehung stehen. Gemäß diesem Kennfeld wird von der Recheneinheit 522 insbesondere in einer Phase, in welcher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis) entspricht, ein ungültiger Wert als der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag ausgegeben. Ferner wird von der Recheneinheit 522 in einer Phase, in welcher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis) entspricht, der Wert zum Korrigieren der AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate mit einem magereren Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhöhen, als der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag ausgegeben. Die Recheneinheit 522 entspricht der Berechnungseinrichtung für den zweiten Korrekturbetrag bei der vorliegenden Erfindung. Der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag, welcher in der Recheneinheit 522 berechnet wird, wird zu dem in der Recheneinheit 520 berechneten zweiten Basis-Öffhungsgrad addiert und der finale Grad der AGR-Öffhung wird berechnet. Dadurch wird der Grad der AGR-Öffhung zu einem Öffnungsgrad, bei welchem die Frischluftrate in dem AGR-Gas reflektiert ist. In einer Phase, in welcher das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, kann von der Recheneinheit 522 anstelle des ungültigen Werts der Wert von 0 als der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag ausgegeben werden. Der berechnete Grad der AGR-Öffnung wird in ein Signal umgewandelt, welches das AGR-Ventil 12 antreibt, und über die Schnittstelle 116 zu dem AGR-Ventil 12 übertragen. Als der Betätigungsbetrag des AGR-Ventils 12 kann anstelle des Grades der AGR-Ventilöffnung die relative Einschaltdauer des Solenoids angewendet werden, welches das AGR-Ventil 12 antreibt.
  • Nachfolgend ist ein Steuerungsergebnis in einem Fall des Ausführens einer Maschinensteuerung gemäß der vorgenannten Logik basierend auf einem Zeitdiagramm beschrieben, welches eine Abbildung davon darstellt.
  • 7 ist ein Zeitdiagramm, welches die Abbildung des Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung durch die ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Das Zeitdiagramm in 7 ist durch Diagramme auf einer Mehrzahl von Ebenen konfiguriert und Inhalte, welche in den jeweiligen Diagrammen dargestellt sind, sind gleich dem Fall des Zeitdiagramms in 5, mit Ausnahme einer Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf auf einer neuen Ebene. Das Diagramm auf der neunten Ebene in 7 stellt die Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „AGRvb2“ den zweiten Basis-Öffnungsgrad und „AGRv“ bezeichnet den Grad der AGR-Öffnung.
  • In einer Phase bis das erforderliche erste Drehmoment auf das Niveau des Referenzwerts zunimmt bzw. ansteigt, werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis beide auf dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Folglich wird der zweite Basis-Öffnungsgrad in dieser Phase unter Verwendung des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet. Ferner wird der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag in dieser Phase im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, auf einen ungültigen Wert eingestellt. Folglich wird der Grad der AGR-Öffnung in dieser Phase auf dem Wert des zweiten Basis-Öffnungsgrads gehalten.
  • Wenn das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird, wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Verwendung bei der Berechnung der Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet und dadurch nimmt die Ziel-AGR-Rate zu dem Zeitpunkt des Umschaltens ebenso in einer stufenartigen Weise zu. Wenn die Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise zunimmt, nimmt der zweite Basis-Öffnungsgrad zu dem Zeitpunkt der Zunahme ebenso in einer stufenartigen Weise zu. Bei der Berechnung des zweiten Basis-Öffnungsgrads wird jedoch stets das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis als der Parameter mit Bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet.
  • Ferner wird der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag in einer Phase, in welcher das erste erforderliche Drehmoment größer als der Referenzwert wird und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, auf einen ungültigen Wert eingestellt. Folglich wird der Grad der AGR-Öffnung in dieser Phase auf dem Wert des zweiten Basis-Öffnungsgrads gehalten.
  • Nachdem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder übereinstimmen, nachdem das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis voneinander abweichen, besitzt der zweite Öffnungsgrad-Korrekturbetrag einen Wert (einen positiven Wert) zum Korrigieren der AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, stärker zu erhöhen. Folglich wird der Grad der AGR-Öffhung in dieser Phase auf einem Wert gehalten, der durch Addieren des Werts (des positiven Werts) des zweiten Öffnungsgrad-Korrekturbetrags zu dem Wert des zweiten Basis-Öffnungsgrads erhalten wird.
  • Der Betrieb durch das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, besitzt im Vergleich zu dem Betrieb durch das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, eine höhere Frischluftrate in dem Abgas. Folglich wird gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik der Grad der AGR-Öffnung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet und ein Überschuss der tatsächlichen AGR-Rate wird vermieden. Falls jedoch der Grad der AGR-Öffnung stets mit dem theoretischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis als die Voraussetzung berechnet wird, wird die AGR-Rate zu der Zeit des Betriebs durch das magere LuftKraftstoff-Verhältnis unzureichend. Daher wird gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik, wenn das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, der Grad der AGR-Öffnung in der Richtung korrigiert, um die AGR-Rate zu erhöhen. Folglich nimmt der Grad der AGR-Öffhung zu dem Zeitpunkt des Umschaltens des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einer stufenartigen Weise zu und damit kann wirkungsvoll verhindert werden, dass die tatsächliche AGR-Rate unzureichend wird.
  • Wie vorstehend, kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem hohen Ansprechverhalten ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, das magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umgeschaltet werden, während eine sanfte Zunahme des Drehmoments entsprechend der Beschleunigungsanforderung des Fahrers erreicht wird. Ferner kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik ein Überschuss der AGR-Rate im Falle des Umschaltens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wirkungsvoll beschränkt werden.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Nachfolgend ist eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
  • Die dritte Ausführungsform und die erste Ausführungsform unterscheiden sich hinsichtlich der Logik der Recheneinheit 192. Die Logik einer gesamten ECU ist gleich der ersten Ausführungsform und die Logik der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ebenso in 1 ausgedrückt sein.
  • 8 stellt die Logik der Recheneinheit 192 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Blockdiagramm dar. Die Recheneinheit 192 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst Recheneinheiten 504, 530 und 532. Von diesen ist die Recheneinheit 504 gleich der einen bei der Recheneinheit gemäß der ersten Ausführungsform und daher ist auf eine detaillierte Erläuterung davon verzichtet. Nachfolgend sind die Recheneinheiten 530 und 532, welche den Unterschied zu der ersten Ausführungsform darstellen, beschrieben.
  • Zunächst ist die Recheneinheit 530 beschrieben. Die Recheneinheit 530 ist anstelle der Recheneinheit 502 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen. Die Recheneinheit 530 ist ferner durch zwei Recheneinheiten 534 und 536 konfiguriert. Die Recheneinheiten 534 und 536 sind anstelle der Recheneinheiten 508 und 510 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen.
  • Die Recheneinheit 534 berechnet unter Verwendung des AGR-Raten-Kennfelds eine Ziel-Basis-AGR-Rate. Das AGR-Raten-Kennfeld entspricht einem Kennfeld, in welchem die AGR-Rate mit den Maschinen-Zustandsgrößen einschließlich der Maschinendrehzahl, dem Luftbetrag und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Schlüssel bzw. Parameter in Beziehung steht. Das Kennfeld wird durch eine Anpassung von sowohl dem Luftbetrag, der Maschinendrehzahl und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. Zum Durchsuchen des AGR-Raten-Kennfelds werden die tatsächlichen Werte und die Zielwerte der Maschinen-Zustandsgrößen verwendet. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird bei der Kennfeldsuche das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. Folglich wird in der Recheneinheit 534 die AGR-Rate, welche bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis erforderlich ist, als die Ziel-Basis-AGR-Rate berechnet. In den Abbildungen ist die Ziel-Basis-AGR-Rate als „AGRtb“ beschrieben. Die Recheneinheit 534 entspricht der Ziel-AGR-Raten-Berechnungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung.
  • Die Recheneinheit 536 berechnet den Grad der AGR-Öffnung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate. Bei der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung können ein mathematischer Ausdruck, welcher das Ansprechen der AGR-Rate auf die Betätigung des AGR-Ventils basierend auf der Hydrodynamik bzw. der Strömungslehre oder dergleichen modelliert, und ein Kennfeld verwendet werden. Da die AGR-Rate durch die Maschinendrehzahl, den Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beeinflusst wird, werden die Maschinendrehzahl, der Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung als Parameter verwendet. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird bei der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. In den Abbildungen ist der Grad der AGR-Öffnung als „AGRv“ beschrieben. Die Recheneinheit 536 entspricht der Berechnungseinrichtung für den ersten Betätigungsbetrag bei der vorliegenden Erfindung.
  • Nachfolgend ist die Recheneinheit 532 beschrieben. Die Recheneinheit 532 ist anstelle der Recheneinheit 506 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen. Die Recheneinheit 532 berechnet einen AGR-Raten-Korrekturbetrag, welcher einem Korrekturbetrag der Ziel-Basis-AGR-Rate entspricht, unter Verwendung des Überschuss-Frischluftverhältnisses. In der Abbildung ist der AGR-Raten-Korrekturbetrag als „AGRtc“ beschrieben. Bei der Berechnung des AGR-Raten-Korrekturbetrags wird ein Korrekturbetrag-Kennfeld verwendet. Das Korrekturbetrag-Kennfeld entspricht einem Kennfeld, in welchem das Überschuss-Frischluftverhältnis und der AGR-Raten-Korrekturbetrag mit verschiedenen Maschinen-Zustandsgrößen, einschließlich der Maschinendrehzahl und dem Luftbetrag als Schlüssel bzw. Parameter in Beziehung stehen. Insbesondere wird gemäß diesem Kennfeld, während das Überschuss-Frischluftverhältnis kleiner oder gleich 1 ist, das heißt, während das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist oder dem gleichen Wert entspricht, von der Recheneinheit 532 ein ungültiger Wert als der AGR-Korrekturbetrag ausgegeben. Ferner wird, während das Überschuss-Frischluftverhältnis größer als 1 ist, das heißt, während das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, ein Wert zum Korrigieren der AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate stärker zu reduzieren, während der Wert des Überschuss-Frischluftverhältnisses einem größeren Wert entspricht, von der Recheneinheit 532 als der AGR-Raten-Korrekturbetrag ausgegeben. Die Recheneinheit 532 entspricht der Berechnungseinrichtung für den dritten Korrekturbetrag bei der vorliegenden Erfindung. Der in der Recheneinheit 532 berechnete AGR-Raten-Korrekturbetrag wird zu der Ziel-Basis-AGR-Rate, welche in der Recheneinheit 534 berechnet wird, addiert und eine finale Ziel-AGR-Rate wird berechnet. Während das Überschuss-Frischluftverhältnis kleiner oder gleich 1 ist, kann von der Recheneinheit 532 anstelle des ungültigen Werts der Wert von 0 als der AGR-Raten-Korrekturbetrag ausgegeben werden. Nachfolgend ist ein Steuerungsergebnis im Falle des Ausführens einer Maschinensteuerung gemäß der vorgenannten Logik basierend auf einem Zeitdiagramm beschrieben, welches eine Abbildung davon darstellt.
  • 9 ist ein Zeitdiagramm, welches die Abbildung des Steuerungsergebnisses zu einer Zeit einer Beschleunigung durch die ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Das Zeitdiagramm in 9 ist durch Diagramme auf mehreren Ebenen konfiguriert und dieses ist gleich dem Fall des Zeitdiagramms in 5, mit Ausnahme einer Veränderung der AGR-Rate im Zeitverlauf auf einer siebten Ebene und einer Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf auf einer neunten Ebene. Das Diagramm auf der siebten Ebene in 9 stellt die Veränderung der AGR-Rate im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „AGRtb“ die Ziel-Basis-AGR-Rate und „AGRt“ bezeichnet die Ziel-AGR-Rate. Ferner stellt das Diagramm auf der neunten Ebene in 9 die Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „AGRv“ den Grad der AGR-Öffnung.
  • In einer Phase bis das erforderliche erste Drehmoment auf das Niveau des Referenzwertes zunimmt bzw. ansteigt, werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis beide auf dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Folglich wird die Ziel-Basis-AGR-Rate in dieser Phase unter Verwendung des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet, das dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Ferner wird das Überschuss-Frischluftverhältnis in dieser Phase im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zusammenfallen bzw. übereinstimmen, auf 1 eingestellt. Falls das Überschuss-Frischluftverhältnis gleich 1 ist, wird der AGR-Raten-Korrekturbetrag auf einem ungültigen Wert gehalten. Folglich wird die Ziel-AGR-Rate in dieser Phase auf dem Wert der Ziel-Basis-AGR-Rate entsprechend dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Wenn das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird, wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Verwendung bei der Berechnung der Ziel-Basis-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet, das dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, wodurch zu dem Zeitpunkt des Umschaltens die Ziel-Basis-AGR-Rate ebenso in einer stufenartigen Weise hin zu dem Wert entsprechend dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zunimmt, das dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Ferner wird das Überschuss-Frischluftverhältnis in dieser Phase im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis voneinander abweichen, auf einen Wert eingestellt, der größer als 1 ist. Im Ansprechen darauf, dass das Überschuss-Frischluftverhältnis größer als 4 wird, wird der AGR-Raten-Korrekturbetrag auf einen Wert (einen negativen Wert) entsprechend dem Wert des Überschuss-Frischluftverhältnisses eingestellt. Folglich wird die Ziel-AGR-Rate in dieser Phase auf den Wert eingestellt, welcher durch Addieren des AGR-Raten-Korrekturbetrags (des negativen Werts) zu dem Wert der Ziel-Basis-AGR-Rate entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten wird.
  • Nachdem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder mit dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt, nachdem das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis voneinander abweichen, wird das Überschuss-Frischluftverhältnis im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmen, wieder auf 1 eingestellt. Wenn das Überschuss-Frischluftverhältnis gleich 1 ist, wird der AGR-Raten-Korrekturbetrag wieder auf einem ungültigen Wert gehalten. Folglich wird die Ziel-Rate in dieser Phase auf dem Wert der Ziel-Basis-AGR-Rate entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Das AGR-Ventil, welches dem Stellglied entspricht, arbeitet basierend auf dem Grad der AGR-Öffnung. Da jedoch eine Ansprechverzögerung vorliegt, bevor sich die AGR-Rate verändert, nimmt die tatsächliche AGR-Rate nicht in einer stufenartigen Weise zu und diese nimmt später zu als die Ziel-AGR-Rate. Die tatsächliche AGR-Rate nähert sich allmählich der Ziel-AGR-Rate an und folgt zu gegebener Zeit der Ziel-AGR-Rate. Zu dieser Zeit wird die Ziel-Basis-AGR-Rate in einer Phase, in welcher der AGR-Raten-Korrekturbetrag einen effektiven Wert besitzt, in der Richtung korrigiert, um die tatsächliche AGR-Rate entsprechend dem Überschuss-Frischluftverhältnis zu verringern. Folglich wird die Situation wirkungsvoll beschränkt, in welcher die tatsächliche AGR-Rate in der Zunahmerichtung überschwingt und die Verbrennung verschlechtert ist.
  • Wie vorstehend, kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem hohen Ansprechverhalten ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, das magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umgeschaltet werden, während eine sanfte Zunahme des Drehmoments entsprechend der Beschleunigungsanforderung des Fahrers erreicht wird. Ferner kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik ein Überschuss der AGR-Rate im Falle des Umschaltens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, welches magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wirkungsvoll beschränkt werden.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Nachfolgend ist eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
  • Die vierte Ausführungsform und die erste Ausführungsform unterscheiden sich hinsichtlich der Logik der Recheneinheit 192. Die Logik einer gesamten ECU ist gleich der ersten Ausführungsform und die Logik der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ebenso in 1 ausgedrückt sein.
  • 10 stellt die Logik der Recheneinheit 192 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Blockdiagramm dar. Die Recheneinheit 192 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Recheneinheit 540. Die Recheneinheit 540 ist anstelle der Recheneinheit 502 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen. Die Recheneinheit 540 ist ferner durch zwei Recheneinheiten 508 und 542 konfiguriert. Von diesen ist die Recheneinheit 508 gleich der einen bei der Recheneinheit gemäß der ersten Ausführungsform und daher ist auf eine detaillierte Erläuterung davon verzichtet. Nachfolgend ist die Recheneinheit 542, welcher dem Unterschied zu der ersten Ausführungsform entspricht, beschrieben.
  • Die Recheneinheit 542 ist anstelle der Recheneinheit 510 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen. Die Recheneinheit 542 berechnet den Grad der AGR-Öffnung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate. Bei der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung können ein mathematischer Ausdruck, welcher das Ansprechen der AGR-Rate auf die Betätigung des AGR-Ventils basierend auf der Hydrodynamik bzw. der Strömungslehre oder dergleichen modelliert, und ein Kennfeld verwendet werden. Da die AGR-Rate durch die Maschinendrehzahl, den Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beeinflusst wird, werden daher die Maschinendrehzahl, der Luftbetrag und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung als Parameter verwendet. Hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird bei der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. Folglich wird in der Recheneinheit 542 der Grad der AGR-Öffnung, welcher erforderlich ist, um die Ziel-AGR-Rate bei dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen, berechnet. In den Abbildungen ist der Grad der AGR-Öffnung als „AGRv“ beschrieben. Die Recheneinheit 542 entspricht der Berechnungseinrichtung für den zweiten Betätigungsbetrag bei der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend ist ein Steuerungsergebnis im Falle des Ausführens einer Maschinensteuerung gemäß der vorgenannten Logik basierend auf einem Zeitdiagramm beschrieben, das eine Abbildung davon darstellt.
  • 11 ist ein Zeitdiagramm, welches die Abbildung des Steuerungsergebnisses zu der Zeit einer Beschleunigung durch die ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Das Zeitdiagramm in 11 ist durch Diagramme auf mehreren Ebenen konfiguriert, Inhalte, welche in den jeweiligen Diagrammen dargestellt sind, sind jedoch gleich wie im Falle des Zeitdiagramms in 5, mit Ausnahme einer Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf auf einer neunten Ebene. Das Diagramm auf der neunten Ebene in 11 stellt die Veränderung des Grades der AGR-Öffnung im Zeitverlauf dar. Wie vorstehend beschrieben ist, bezeichnet „AGRv“ den Grad der AGR-Öffnung.
  • In einer Phase bis das erforderliche erste Drehmoment hin zu dem Niveau des Referenzwerts zunimmt, werden das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis beide auf dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, das dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Folglich wird die Ziel-AGR-Rate in dieser Phase auf dem Wert entsprechend dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, welcher dem Wert des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entspricht, und der Grad der AGR-Öffnung wird auf dem Wert entsprechend dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, welcher dem Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entspricht. Das heißt, der Grad der AGR-Öffnung in dieser Phase wird auf dem Wert zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Wenn das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird, wird das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Verwendung bei der Berechnung der Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet, wodurch zu dem Zeitpunkt des Umschaltens die Ziel-AGR-Rate ebenso in einer stufenartigen Weise hin zu dem Wert entsprechend dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zunimmt. Wenn die Ziel-AGR-Rate in einer stufenartigen Weise zunimmt, nimmt der Grad der AGR-Öffnung zu dem Zeitpunkt der Zunahme ebenso in einer stufenartigen Weise zu. Bei der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung in dieser Phase wird jedoch das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dieser Phase entspricht, verwendet. Das heißt, der Grad der AGR-Öffnung in dieser Phase wird auf dem Wert zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Auch nachdem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis wieder übereinstimmen, nachdem das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert wird und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis voneinander abweichen, wird die Ziel-AGR-Rate kontinuierlich auf dem Wert entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten, welcher dem Wert des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dieser Phase entspricht. Dabei wird, wie für den Grad der AGR-Öffhung in dieser Phase, der Wert entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen darauf, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis umgeschaltet wird, berechnet. Das heißt, der Grad der AGR-Öffhung in dieser Phase wird auf dem Wert zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate entsprechend dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten.
  • Das AGR-Ventil, welches dem Stellglied entspricht, arbeitet basierend auf dem Grad der AGR-Öffnung. Es existiert jedoch eine Ansprechverzögerung, bevor sich die tatsächliche AGR-Rate verändert, nachdem sich die Ziel-AGR-Rate verändert. Folglich wird gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik die Ziel-AGR-Rate unter Verwendung des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet und die Ansprechverzögerung der tatsächlichen AGR-Rate wird beschränkt. Der Betrieb durch das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, besitzt im Vergleich zu dem Betrieb durch das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, jedoch eine hohe Frischluftrate in dem Abgas. Folglich, falls das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein Parameter verwendet wird, wenn der Grad der AGR-Öffnung berechnet wird, nimmt die tatsächliche AGR-Rate derart zu, dass diese größer als die Ziel-AGR-Rate ist, in der Phase, in welcher das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, obwohl das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als der Parameter des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu dem Zeitpunkt der Berechnung des Grades der AGR-Öffnung verwendet und daher wird der Grad der AGR-Öffhung zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet. Folglich wird die Situation wirkungsvoll verhindert, bei welcher die tatsächliche AGR-Rate übermäßig groß wird.
  • Wie vorstehend, kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem hohen Ansprechverhalten ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, das magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, umgeschaltet werden, während eine sanfte Zunahme des Drehmoments entsprechend der Beschleunigungsanforderung des Fahrers erreicht wird. Ferner kann gemäß der bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Logik ein Überschuss der AGR-Rate im Falle des Umschaltens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, das magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wirkungsvoll beschränkt werden.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • Nachfolgend ist eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
  • Eine Maschine, welche als ein Steuerobjekt bei der vorliegenden Ausführungsform angenommen ist, entspricht einer Vierzylinder-Kolbenmaschine vom Fremdzündungstyp, und diese entspricht einem aufgeladenen Magermotor mit einem Turbolader. Stellglieder, welche durch eine ECU betätigt werden, die einen Betrieb der Maschine steuert, umfassen zusätzlich zu einer Drossel, einem WT, einer Zündvorrichtung, einem Injektor und einem AGR-Ventil ein Wastegate-Ventil (nachfolgend als ein WGV bezeichnet), welches bei dem Turbolader vorgesehen ist. Das WGV entspricht einem variablen Aufladecharakteristik-Stellglied, welches eine Aufladecharakteristik des Turboladers variiert. Da die Aufladecharakteristik des Turboladers einen Luftbetrag verändert, ist das WGV in dem ersten Stellglied enthalten, welches den Luftbetrag verändert, in ähnlicher Art und Weise zu der Drossel und dem WT.
  • In 12 ist die Logik der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Blockdiagramm dargestellt. Die ECU umfasst die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 und den Antriebsstrang-Manager 200. In dem Block, welcher den Antriebsstrang-Manager 200 darstellt, sind verschiedene Funktionen, mit welchen der Antriebsstrang-Manager 200 ausgerüstet ist, durch Blöcke dargestellt. Von diesen Blöcken sind Blöcken, welche die Funktionen darstellen, die gleich den Funktionen der ECU gemäß der ersten Ausführungsformen sind, gleiche Bezugszeichen zugewiesen. Ferner sind in dem Block, welcher die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 darstellt, aus verschiedenen Funktionen, mit welchen die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 ausgerüstet ist, Funktionen mit Bezug auf koordinierte Betätigungen bzw. Vorgänge der Stellglieder durch Blöcke dargestellt. Von diesen Blöcken sind Blöcken, welche gleiche Funktionen zu den Funktionen der ECU gemäß der ersten Ausführungsformen darstellen, gleiche Bezugszeichen zugewiesen. Nachfolgend ist hauptsächlich ein Unterschied zu der ersten Ausführungsform, das heißt, die Blöcke, welche die Funktionen darstellen, welche bei der Steuerung des aufgeladenen Magermotors besonders bzw. spezifisch sind, beschrieben.
  • Der Antriebsstrang-Manager 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zusätzlich zu den Recheneinheiten 202, 204, 206 und 208, welche gleich diesen bei der ersten Ausführungsform sind, mit einer Recheneinheit 210 ausgerüstet. Die Recheneinheit 210 berechnet ein erforderliches drittes Drehmoment und sendet das erforderliche dritte Drehmoment zu der Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100. In 7 ist das erforderliche dritte Drehmoment als „TQ3r“ beschrieben. In ähnlicher Art und Weise zu dem ersten Drehmoment entspricht ein drittes Drehmoment einem Drehmoment, welches von der Maschine regelmäßig oder für eine lange Zeitphase gefordert wird. Eine Beziehung zwischen dem dritten Drehmoment und dem ersten Drehmoment ist analog zu der Beziehung zwischen dem ersten Drehmoment und dem zweiten Drehmoment. Das heißt, im Falle der Betrachtung von Seiten des ersten Drehmoments entspricht das erste Drehmoment einem Drehmoment einer Art, welches eine höhere Dringlichkeit oder Priorität im Vergleich zu dem dritten Drehmoment besitzt und ein hohes Ansprechverhalten von der Maschine fordert, das heißt, ein Drehmoment einer Art, welches früher zu realisieren ist. Das erforderliche dritte Drehmoment entspricht einem erforderlichen Wert des dritten Drehmoments, welches der Antriebsstrang-Manager 200 von der Maschine fordert. Wenn die drei Arten von erforderlichen Drehmomenten, die durch den Antriebsstrang-Manager 200 berechnet werden, in der Reihenfolge höherer Dringlichkeit oder Priorität aufgelistet werden, das heißt, des höchsten von der Maschine geforderten Ansprechverhaltens, ist die Reihenfolge der Arten wie folgt, das erforderliche zweite Drehmoment, das erforderliche erste Drehmoment und das erforderliche dritte Drehmoment. Die Recheneinheit 210 berechnet das erforderliche dritte Drehmoment basierend auf dem Signal, welches auf den Grad der Gaspedalöffnung reagiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform entsprechen das erforderliche dritte Drehmoment sowie das erforderliche erste Drehmoment dem erforderlichen Drehmoment bei der vorliegenden Erfindung. Ein Drehmoment, welches durch Entfernen einer Impulskomponente in einer temporären Drehmoment-Reduktionsrichtung von dem erforderlichen ersten Drehmoment erhalten wird, kann ebenso als das erforderliche dritte Drehmoment eingestellt sein.
  • Die Maschinen-Steuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in ähnlicher Art und Weise zu der ersten Ausführungsform durch die drei großen Recheneinheiten 120, 140 und 160 konfiguriert. Die große Recheneinheit 120 ist zusätzlich zu den Recheneinheiten 122, 124, 126 und 128, welche gleich diesen bei der ersten Ausführungsform sind, mit einer Recheneinheit 130 ausgerüstet. Die Recheneinheit 130 berechnet als einen Steuerparameter für die Maschine ein Drehmoment, welches aus den Drehmomenten, die zum Aufrechterhalten des vorliegenden Betriebszustands der Maschine oder zum Realisieren eines geplanten vorbestimmten Betriebszustands erforderlich sind, in das dritte Drehmoment klassifiziert ist. Hierbei ist das Drehmoment, welches in der Recheneinheit 130 berechnet wird, als „weiteres drittes Drehmoment“ bezeichnet. In 7 ist das weitere dritte Drehmoment als „TQ3etc“ beschrieben. Die Recheneinheit 130 gibt einen gültigen Wert lediglich dann aus, wenn ein solches Drehmoment tatsächlich erforderlich ist, und diese berechnet einen ungültigen Wert, während ein solches Drehmoment nicht erforderlich ist. Der ungültige Wert ist auf einen Wert eingestellt, der größer als ein maximal angegebenes Drehmoment ist, welches durch die Maschine ausgegeben werden kann.
  • Die große Recheneinheit 140 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zusätzlich zu den Recheneinheiten 142, 144 und 146, welche gleich diesen bei der ersten Ausführungsform sind, mit einer Recheneinheit 148 ausgerüstet. Die Recheneinheit 148 ist derart konfiguriert, dass diese einen Mediationsvorgang mit Bezug auf das dritte Drehmoment durchführt. Das erforderliche dritte Drehmoment und das weitere dritte Drehmoment werden bei der Recheneinheit 148 eingegeben. Die Recheneinheit 148 führt mit Bezug auf diese einen Mediationsvorgang durch und gibt ein Drehmoment, welches durch das Durchführen des Mediationsvorgangs erhalten wird, als das final ermittelte dritte Ziel-Drehmoment aus. In 7 ist das final ermittelte dritte Ziel-Drehmoment als „TQ3t“ beschrieben. Als das Mediationsverfahren in der Recheneinheit 148 wird eine Minimalwertauswahl verwendet. Entsprechend wird, wenn der gültige Wert nicht von der Recheneinheit 130 ausgegeben wird, das erforderliche dritte Drehmoment, welches von dem Antriebsstrang-Manager 200 vorgesehen wird, als das dritte Ziel-Drehmoment berechnet.
  • Die große Recheneinheit 160 gemäß der vorliegenden Ausführungsform behandelt sämtliche Drehmomente des ersten Ziel-Drehmoments, des zweiten Ziel-Drehmoments und des dritten Ziel-Drehmoments, welche von der großen Recheneinheit 140 eingegeben werden, als die Zielwerte des Drehmoments für die Maschine. Daher umfasst die große Recheneinheit 160 gemäß der vorliegenden Ausführungsform anstelle der Recheneinheit 162 gemäß der ersten Ausführungsform eine Recheneinheit 182, und diese umfasst anstelle der Recheneinheit 164 gemäß der ersten Ausführungsform eine Recheneinheit 184.
  • Das erste Ziel-Drehmoment und das dritte Ziel-Drehmoment werden bei der Recheneinheit 182 eingegeben und ferner werden die Ziel-Effizienz und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Recheneinheit 182 eingegeben. Die Recheneinheit 182 entspricht der Zielluftbetrag-Berechnungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung. Die Recheneinheit 182 berechnet durch das gleiche Verfahren wie bei der Recheneinheit 162 gemäß der ersten Ausführungsform einen Zielluftbetrag zum Erreichen des ersten Ziel-Drehmoments (nachfolgend als ein erster Zielluftbetrag bezeichnet) unter Verwendung der Ziel-Effizienz und dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus dem ersten Ziel-Drehmoment zurück. In 7 ist der erste Zielluftbetrag als „KL1t“ beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Zielluftbetrag bei der Berechnung der Ziel-Ventilsteuerzeit durch die Recheneinheit 178 verwendet.
  • Ferner berechnet die Recheneinheit 182 parallel zu der Berechnung des ersten Zielluftbetrags unter Verwendung der Ziel-Effizienz und des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einen Zielluftbetrag zum Erreichen des dritten Ziel-Drehmoments (nachfolgend als ein dritter Zielluftbetrag bezeichnet) aus dem dritten Ziel-Drehmoment zurück. In 7 ist der dritte Zielluftbetrag als „KL3t“ beschrieben. Bei der Berechnung des dritten Zielluftbetrags werden die Ziel-Effizienz und das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ebenso als Parameter verwendet, die eine Umwandlungseffizienz des Luftbetrags zu Drehmoment vorsehen. Falls der Wert des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wie bei der ersten Ausführungsform bei der Berechnung des ersten Zielluftbetrags verändert wird, wird der Wert des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei der Berechnung des dritten Zielluftbetrags ebenso in ähnlicher Art und Weise verändert.
  • Die Recheneinheit 184 rechnet den Ziel-Einlassrohrdruck aus dem ersten Zielluftbetrag durch das gleiche Verfahren wie bei der Recheneinheit 164 gemäß der ersten Ausführungsform zurück. In den Abbildungen ist der Ziel-Einlassrohrdruck als „Pmt“ beschrieben. Der Ziel-Einlassrohrdruck wird durch die Recheneinheit 166 bei der Berechnung des Ziel-Drosselöffnungsgrads verwendet.
  • Ferner rechnet die Recheneinheit 184 parallel zu der Berechnung des Ziel-Einlassrohrdrucks einen Ziel-Ladedruck aus dem dritten Zielluftbetrag zurück. In 7 ist der Ziel-Ladedruck als „Pct“ beschrieben. Bei der Berechnung des Ziel-Ladedrucks wird durch das gleiche Verfahren wie im Falle des Berechnens des Ziel-Einlassrohrdrucks zunächst der dritte Zielluftbetrag in den Einlassrohrdruck umgewandelt. Nachfolgend wird ein Reservedruck zu dem durch das Umwandeln des dritten Zielluftbetrags erhaltenen Einlassrohrdruck addiert und ein Gesamtwert davon wird als der Ziel-Ladedruck berechnet. Der Reservedruck entspricht einer minimalen Spanne des Ladedrucks zu dem Einlassrohrdruck. Zu beachten ist, dass der Reservedruck beispielsweise einen festgelegten Wert besitzen kann, dieser jedoch dadurch verändert werden kann, dass dieser mit dem Einlassrohrdruck verknüpft ist.
  • Die große Recheneinheit 160 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ferner mit einer Recheneinheit 186 ausgerüstet. Die Recheneinheit 186 berechnet einen Wastegate-Ventil-Ziel-Öffnungsgrad, welcher einem Zielwert eines Wastegate-Ventil-Öffnungsgrads entspricht, basierend auf dem Ziel-Ladedruck. Der Wastegate-Ventil-Ziel-Öffnungsgrad ist in 7 als „WGV“ beschrieben. Bei der Berechnung des Wastegate-Ventil-Ziel-Öffhungsgrads wird ein Kennfeld oder Modell, in welchem der Ladedruck und der Wastegate-Ventil-Öffnungsgrad verknüpft sind, verwendet. Der in der Recheneinheit 186 berechnete Wastegate-Ventil-Ziel-Öffnungsgrad wird in ein Signal umgewandelt, um das WGV 10 anzutreiben, und über die Schnittstelle 115 der ECU zu dem WGV 10 gesendet. Die Recheneinheit 186 entspricht außerdem der ersten Stellglied-Steuerungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung. Zu beachten ist, dass als ein Betätigungsbetrag des WGV 10 eine relative Einschaltdauer eines Solenoids bzw. eines Elektromagneten, welches das WGV 10 antreibt, anstelle des Wastegate-Ventil-Öffnungsgrads angewendet werden kann.
  • Gemäß der ECU, welche wie vorstehend konfiguriert ist, kann durch Durchführen von koordinierten Vorgängen bzw. Betätigungen der Mehrzahl von Stellgliedern 2, 4, 6, 8, 10 und 12 einschließlich des WGV 10, das Problem des Umschaltens des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit einem hohen Ansprechverhalten, während das Drehmoment gemäß der Anforderung des Fahrers sanft verändert wird, und die tatsächliche AGR-Rate übermäßig groß wird, auch bei dem aufgeladenen Magermotor erreicht werden. Zu beachten ist, dass 13 Einstellungen der Betriebsbereiche bei der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Betriebsbereiche sind durch den Einlassrohrdruck und die Maschinendrehzahl definiert. Gemäß 8 ist ein Bereich des mageren Modus, in welchem der magere Modus ausgewählt ist, in einem Bereich niedriger bis mittlerer Drehzahl und niedriger bis mittlerer Last eingestellt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass zu der Zeit der Beschleunigung ausgehend von dem Bereich sehr niedriger Drehzahl und sehr niedriger Last eines Leerlaufbetriebs oder dergleichen der Betriebsmodus ausgehend von dem mageren Modus hin zu dem stöchiometrischen Modus umgeschaltet wird. Die Einstellungen der Betriebsbereiche, wie in 8 gezeigt, sind in der ECU aufgenommen und gespeichert. Die ECU führt das Umschalten des Betriebsmodus gemäß dem Kennfeld aus.
  • [Weitere]
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und diese kann dadurch ausgeführt sein, dass diese innerhalb des Bereichs verschiedenartig modifiziert wird, ohne von der Kernaussage der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es können beispielsweise die nachstehenden Modifikationen angewendet werden.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (virtuelles Luft-Kraftstoff-Verhältnis), welches bei der ersten Ausführungsform zum Berechnen des Zielluftbetrags verwendet wird, kann durch ein Äquivalenzverhältnis ersetzt sein. Das Äquivalenzverhältnis ist ebenso ein Parameter, welcher eine Umwandlungseffizienz von dem Luftbetrag zu Drehmoment vorsieht, und entspricht einem Parameter, welcher dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Gleichermaßen kann ein Überschuss-Luft-Faktor als ein Parameter verwendet werden, welcher eine Umwandlungseffizienz von dem Luftbetrag zu Drehmoment vorsieht.
  • Als der Parameter zur Verwendung bei der Berechnung des Zielluftbetrags, kann ebenso ein Parameter entsprechend dem Zündzeitpunkt verwendet werden. Während der Zündzeitpunkt ausgehend von dem optimalen Zündzeitpunkt stärker verzögert ist, wird das mit dem gleichen Luftbetrag erzeugte Drehmoment niedriger und daher entspricht der Parameter entsprechend dem Zündzeitpunkt einem Parameter, der eine Umwandlungseffizienz von dem Luftbetrag zu Drehmoment vorsieht. Beispielsweise ist bei jedem Zündzeitpunkt ein Drehmoment-Luftbetrag-Umwandlungskennfeld, das bei der Berechnung des Zielluftbetrags verwendet wird, vorbereitet und der Wert des Zündzeitpunkts, welcher beim Durchsuchen des Kennfelds verwendet wird, kann im Ansprechen auf das Umschalten des Betriebsmodus verändert werden. Insbesondere ist zu der Zeit einer Verzögerung, wenn das erforderliche erste Drehmoment abnimmt, der Zündzeitpunkt, welcher zum Durchsuchen des Kennfelds verwendet wird, als der optimale Zündzeitpunkt eingestellt, in einer Phase, in welcher das erforderliche erste Drehmoment größer als der Referenzwert ist, und der Zündzeitpunkt, welcher für die Kennfeldsuche verwendet wird, wird im Ansprechen auf die Abnahme des erforderlichen Drehmoments auf den Referenzwert oder kleiner ausgehend von dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert. In diesem Fall entspricht das bei der Kennfeldsuche verwendete Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Ein variabler Hubbetragmechanismus, welcher einen Hubbetrag des Einlassventils variabel gestaltet, kann ebenso als ein erstes Stellglied verwendet werden, welches den Luftbetrag verändert, der in die Zylinder eingebracht wird. Der variable Hubbetragmechanismus kann in Kombination mit einem weiteren ersten Stellglied, wie der Drossel oder dem VVT, verwendet werden.
  • Eine variable Düse kann ebenso als ein erstes Stellglied verwendet werden, welches eine Aufladeeigenschaft des Turboladers verändert. Ferner kann, falls der Turbolader durch einen Elektromotor unterstützt wird, der Elektromotor ebenso als ein drittes Stellglied verwendet werden.
  • Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Injektor als das zweite Stellglied nicht auf einen Kanalinjektor beschränkt. Ebenso kann ein Innen-Zylinder-Injektor, welcher Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer einspritzt, verwendet werden, und außerdem können sowohl ein Kanalinjektor als auch ein Innen-Zylinder-Injektor in Kombination verwendet werden.
  • Das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist nicht auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis beschränkt. Das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann ebenso auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt sein, welches magerer als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, kann als das zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Drossel
    4
    Injektor
    6
    Zündvorrichtung
    8
    Variabler Ventilsteuerzeitmechanismus
    10
    Wastegate-Ventil
    12
    AGR-Ventil
    100
    Maschinen-Steuerungsvorrichtung
    105
    Schnittstelle als Aufnahmeeinrichtung für erforderliches Drehmoment
    200
    Antriebsstrang-Manager
    162, 182
    Recheneinheit als Zielluftbetrag-Berechnungseinrichtung
    164, 166, 178
    Recheneinheit als erste Stellglied-Steuerungseinrichtung
    174, 176
    Recheneinheit als zweite Stellglied-Steuerungseinrichtung
    168, 170, 172
    Recheneinheit als dritte Stellglied-Steuerungseinrichtung
    192
    Recheneinheit als vierte Stellglied-Steuerungseinrichtung
    404
    Recheneinheit als Veränderungseinrichtung des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
    406
    Recheneinheit als Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Umschalteinrichtung
    504
    Recheneinheit als Parameterwert-Berechnungseinrichtung
    506
    Recheneinheit als Berechnungseinrichtung des ersten Korrekturbetrags
    508, 534
    Recheneinheit als Ziel-AGR-Raten-Berechnungseinrichtung
    510
    Recheneinheit als Berechnungseinrichtung des ersten Basis-Betätigungsbetrags
    522
    Recheneinheit als Berechnungseinrichtung des zweiten Korrekturbetrags
    524
    Recheneinheit als Berechnungseinrichtung des zweiten Basis-Betätigungsbetrags
    532
    Recheneinheit als Berechnungseinrichtung des dritten Korrekturbetrags
    536
    Recheneinheit als Berechnungseinrichtung des ersten Betätigungsbetrags
    542
    Recheneinheit als Berechnungseinrichtung des zweiten Betätigungsbetrags

Claims (7)

  1. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche ein AGR-Ventil (12) aufweist, das eine AGR-Rate reguliert, und welche derart konfiguriert ist, dass diese in der Lage ist, einen ersten Betrieb durch ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches sich nahe an einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet, und einen zweiten Betrieb durch ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auszuwählen, wobei ein Einlassluftbetrag zu einer Zeit des ersten Betriebs mit einem ersten Zielluftbetrag, welcher unter Verwendung des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, als ein Zielluftbetrag gesteuert wird, und der Einlassluftbetrag zu einer Zeit des zweiten Betriebs mit einem zweiten Zielluftbetrag, welcher unter Verwendung des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird, als der Zielluftbetrag gesteuert wird, wobei ein Öffnungsgrad des AGR-Ventils (12) zu der Zeit des ersten Betriebs auf einen ersten Öffnungsgrad gesteuert ist, der Öffnungsgrad des AGR-Ventils (12) zu der Zeit des zweiten Betriebs auf einen zweiten Öffnungsgrad gesteuert ist, welcher größer als der erste Öffnungsgrad ist, und in einer Zeitphase, welche einer Umschalt-Zeitphase ausgehend von dem ersten Betrieb hin zu dem zweiten Betrieb entspricht, und welche einer Zeitphase entspricht, bis ein tatsächlicher Luftbetrag zu dem zweiten Zielluftbetrag wird, nachdem der Zielluftbetrag zu dem zweiten Zielluftbetrag wird, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird, ein Zündzeitpunkt verzögert wird und der Öffnungsgrad des AGR-Ventils (12) auf einen dritten Öffnungsgrad gesteuert wird, welcher größer als der erste Öffnungsgrad und kleiner als der zweite Öffnungsgrad ist.
  2. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei ein Anteil von in einem Abgas enthaltener unverbrannter Luft als eine Frischluftrate definiert ist, und die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese in einer solchen Art und Weise gesteuert wird, dass eine Differenz zwischen dem zweiten Öffnungsgrad und dem dritten Öffnungsgrad mit einem zunehmendem Verhältnis aus der Frischluftrate zu einer Zeit, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, zu der Frischluftrate zu einer Zeit, wenn die Verbrennungskraftmaschine mit dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird, größer wird.
  3. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche ein erstes Stellglied (2; 8; 10), das einen in einen Zylinder eingebrachten Luftbetrag verändert, ein zweites Stellglied (4), das Kraftstoff in den Zylinder führt, ein drittes Stellglied (6), das ein Gasgemisch in dem Zylinder zündet, und ein viertes Stellglied (12), das eine AGR-Rate reguliert, besitzt und derart konfiguriert ist, dass diese in der Lage ist, einen Betrieb durch ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einen Betrieb durch ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches magerer als das erste Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, auszuwählen, aufweisend: eine Aufnahmeeinrichtung (101) für ein erforderliches Drehmoment zum Aufnehmen eines erforderlichen Drehmoments; eine Zielluftbetrag-Berechnungseinrichtung (162) zum Rückwärtsrechnen eines Zielluftbetrags zum Erreichen des erforderlichen Drehmoments aus dem erforderlichen Drehmoment unter Verwendung eines virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das einem Parameter entspricht, welcher eine Umwandlungseffizienz von einem Luftbetrag zu Drehmoment vorsieht; eine Veränderungseinrichtung (404) für das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum Umschalten des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Ansprechen auf eine Zunahme des erforderlichen Drehmoments auf einen Referenzwert oder mehr; eine Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Umschalteinrichtung (406) zum Umschalten eines Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, nachdem das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgehend von dem ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu dem zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis verändert ist; eine erste Stellglied-Steuerungseinrichtung (164, 166; 178; 184, 186) zum Ermitteln eines Betätigungsbetrags des ersten Stellglieds (2; 8; 10) basierend auf dem Zielluftbetrag und zum Betätigen des ersten Stellglieds (2; 8; 10) gemäß dem Betätigungsbetrag; eine zweite Stellglied-Steuerungseinrichtung (174, 176) zum Ermitteln eines Kraftstoff-Zuführbetrags basierend auf dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und zum Betätigen des zweiten Stellglieds (4) gemäß dem Kraftstoff-Zuführbetrag; eine dritte Stellglied-Steuerungseinrichtung (168, 170, 172) zum Ermitteln eines Zündzeitpunkts zum Erreichen des erforderlichen Drehmoments basierend auf einem Drehmoment, welches aus dem Betätigungsbetrag des ersten Stellglieds (2; 8; 10) und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgeschätzt wird, und dem erforderlichen Drehmoment, und zum Betätigen des dritten Stellglieds (6) gemäß dem Zündzeitpunkt; und eine vierte Stellglied-Steuerungseinrichtung (192) zum Ermitteln eines Betätigungsbetrags des vierten Stellglieds (12) basierend auf dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und zum Betätigen des vierten Stellglieds gemäß dem Betätigungsbetrag, wobei die vierte Stellglied-Steuerungseinrichtung (192) umfasst: eine Ziel-AGR-Raten-Berechnungseinrichtung (508; 534) zum Berechnen einer Ziel-AGR-Rate unter Verwendung des virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, und eine Einrichtung (504, 506, 510; 522, 524; 504, 532, 536; 542) zum Ermitteln eines Betätigungsbetrags des vierten Stellglieds (12) zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate unter Verwendung eines Werts eines Parameters entsprechend einer Frischluftrate, welche einem Verhältnis von in einem Abgas enthaltener unverbrannter Luft entspricht.
  4. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, wobei die vierte Stellglied-Steuerungseinrichtung (192) umfasst: eine Parameterwert-Berechnungseinrichtung (504) zum Berechnen eines Überschuss-Frischluftverhältnisses, welches einem Verhältnis einer Frischluftrate in dem Abgas mit dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer Frischluftrate in einem Abgas mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, als einen Wert eines Parameters entsprechend der Frischluftrate, eine Berechnungseinrichtung (510) für einen ersten Basis-Betätigungsbetrag zum Berechnen eines Betätigungsbetrags des vierten Stellglieds (12) zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei der Verbrennung durch das virtuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis als einen ersten Basis-Betätigungsbetrag, eine Berechnungseinrichtung (506) für einen ersten Korrekturbetrag zum Berechnen eines Betätigungs-Korrekturbetrags des vierten Stellglieds zum Verändern einer AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate mit zunehmendem Überschuss-Frischluftverhältnis zu reduzieren, als einen ersten Korrekturbetrag, und eine Einrichtung zum Ermitteln eines Werts, bei welchem der erste Korrekturbetrag in dem ersten Basis-Betätigungsbetrag reflektiert ist, als den Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds.
  5. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, wobei der Wert des Parameters entsprechend der Frischluftrate einen Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umfasst, die vierte Stellglied-Steuerungseinrichtung (192) umfasst: eine Berechnungseinrichtung (524) für einen zweiten Basis-Betätigungsbetrag zum Berechnen eines Betätigungsbetrags des vierten Stellglieds (12) zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei der Verbrennung durch ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis als einen zweiten Basis-Betätigungsbetrag, eine Berechnungseinrichtung (522) für einen zweiten Korrekturbetrag zum Berechnen eines Betätigung-Korrekturbetrags des vierten Stellglieds (12) zum Verändern einer AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate mit einem magereren Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erhöhen, als einen zweiten Korrekturbetrag, und eine Einrichtung zum Ermitteln eines Werts, bei welchem der zweite Korrekturbetrag in dem zweiten Basis-Betätigungsbetrag reflektiert ist, als den Betätigungsbetrag des vierten Stellglieds.
  6. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, wobei die vierte Stellglied-Steuerungseinrichtung (192) umfasst: eine Parameterwert-Berechnungseinrichtung (504) zum Berechnen eines Überschuss-Frischluftverhältnisses, welches einem Verhältnis einer Frischluftrate in dem Abgas mit dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer Frischluftrate in einem Abgas mit dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, als einen Wert eines Parameters entsprechend der Frischluftrate, eine Berechnungseinrichtung (532) für einen dritten Korrekturbetrag zum Berechnen eines Korrekturbetrags der Ziel-AGR-Rate zum Verändern einer AGR-Rate in einer Richtung, um die AGR-Rate mit zunehmendem Überschuss-Frischluftverhältnis zu reduzieren, als einen dritten Korrekturbetrag, und eine Berechnungseinrichtung (536) für einen ersten Betätigungsbetrag zum Korrigieren der Ziel-AGR-Rate unter Verwendung des dritten Korrekturbetrags und zum Berechnen eines Betätigungsbetrags des vierten Stellglieds (12) zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate nach der Korrektur bei dem virtuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  7. Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, wobei der Wert des Parameters entsprechend der Frischluftrate einen Wert des Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umfasst, und die vierte Stellglied-Steuerungseinrichtung (192) umfasst: eine Berechnungseinrichtung (542) für einen zweiten Betätigungsbetrag zum Berechnen eines Betätigungsbetrags des vierten Stellglieds (12) zum Erreichen der Ziel-AGR-Rate bei dem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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