DE69636047T2 - Regelungssystem für die Brennstoffdosierung eines Innenverbrennungsmotors - Google Patents

Regelungssystem für die Brennstoffdosierung eines Innenverbrennungsmotors Download PDF

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c/o K.K. Honda Isao Wako-shi Komoriya
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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein System zur Steuerung/Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Brennkraftmaschine.
  • Die Anwendung moderner Steuer/Regellehre auf Brennkraftmaschinen hat in den letzten Jahren zur Entwicklung von Technologien zur adaptiven Steuerung/Regelung der in die Maschinenzylinder gesaugten tatsächlichen Kraftstoffmenge auf die Soll-Kraftstoffmenge geführt, wie es beispielsweise durch die offengelegte japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 1-(1989)-100,853 gelehrt wird.
  • Die japanische Patentanmeldung Nr. Hei 6-(1994)-66,594 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. Hei 7(1995)-247,886) (welche am 09. März 1995 unter der Nummer 08/401,430 in den Vereinigten Staaten eingereicht wurde) des vorliegenden Anmelders lehrt auch eine Kraftstoffdosierungsregelung in einer Brennkraftmaschine unter Verwendung einer adaptiven Regelung, welche eine in einer Rekursionsformel ausgedrückte Regelung ist. Die EP-A-0 643 213 lehrt ein System zur Erfassung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine durch Abtasten von Ausgaben eines Luft/Kraftstoffsensors, welcher an einem Zusammenflusspunkt des Auspuffsystems der Maschine eingebaut ist. Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung ist gegenüber diesem Dokument abgegrenzt. Die EP-A-0 582 085 offenbart ein System zur Steuerung/Regelung einer Kraftstoffdosierung und ein Verfahren zur Abschätzung einer Zylinderluftströmung in einer Brennkraftmaschine unter Verwendung einer adaptiven Regelung, welche eine Einlasskrümmerwandkraftstoffregelstrecke hat. Die US-A-4,962,741 beschreibt ein Luft/Kraftstoff- Verhältnissteuer/regelsystem und ein Verfahren zur Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von jedem von n Zylindern in einer Maschine mit elektronisch betätigten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, welche mit jedem Zylinder gekoppelt sind.
  • Wenn das System zur Regelung einer Kraftstoffdosierung tatsächlich in eine Brennkraftmaschine eingebaut ist, wird eine Stellgröße bestimmt durch Erfassen des Verhaltens des Maschinenabgases aus einer Ausgabe eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, welcher an einem Zusammenflusspunkt des Auspuffsystems eingebaut ist. Bei der Regelung, welche einen in einer Rekursionsformel ausgedrückten Regler, wie z.B. einen adaptiven Regler, verwendet, ist es bevorzugt, wie gewöhnlich, die Sensorausgaben mit einer geeigneten Zeiteinstellung abzutasten, um das Regelverhalten zu verbessern.
  • Ein Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Brennkraftmaschine unter Verwendung eines in einer Rekursionsformel ausgedrückten Reglers bereitzustellen, welcher ein adaptiver Regler ist, was es ermöglicht, die Ausgaben des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors mit einer geeigneten Zeiteinstellung abzutasten, um auf diese Weise das Regelverhalten zu verbessern.
  • Darüber hinaus kann der Regler beeinflusst werden, um eine übermäßige Korrektur unnötig zu machen, wenn die Ausgabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors infolge von Rauschen oder irgendwelcher ähnlicher Störungen in einem geringfügigen Ausmaß fluktuiert.
  • Ein zweites Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Brennkraftmaschine unter Verwendung eines in einer Rekursionsformel ausgedrückten Reglers bereitzustellen, welcher ein adaptiver Regler ist, was es ermöglicht, zu verhindern, dass der Regler beeinträchtigt wird, um eine übermäßige Korrektur unnötig zu machen, um auf diese Weise das Regelverhalten zu verbessern.
  • Diese Erfindung erreicht diese Ziele, indem sie ein System zur Steuerung/Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine bereitstellt, wobei das System umfasst: einen in ein Auspuffsystem der Maschine eingebauten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, welcher eine Ausgabe entsprechend einer Sauerstoffkonzentration in einem von der Maschine erzeugten Abgas erzeugt; ein Maschinenbetriebszustand-Erfassungsmittel zur Erfassung von Maschinenbetriebszuständen einschließlich wenigstens einer Maschinendrehzahl und einer Maschinenlast; ein Abtastmittel zum aufeinanderfolgenden Abtasten der Ausgabe von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor; ein Auswahlmittel zur Auswahl eines Elements der abgetasteten Daten basierend auf den erfassten Maschinenbetriebszuständen gemäß einer vorbestimmten Charakteristik; ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsmittel zur Bestimmung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses basierend auf den ausgewählten abgetasteten Daten und ein Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungsmittel zur Bestimmung einer Kraftstoffeinspritzmenge für einzelne Zylinder, basierend auf wenigstens den erfassten Maschinenbetriebszuständen; ein Steuer/Regelmittel zur Berechnung eines Rückkopplungskorrekturkoeffizienten, welcher die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis derart korrigiert, dass das bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gebracht wird und zur Bestimmung einer Kraftstoffeinspritzausgabemenge; und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche basierend auf der bestimmten Kraftstoffeinspritzausgabemenge Kraftstoff in die einzelnen Zylinder der Maschine einspritzt; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer/Regelmittel eine adaptive Steuerung/Regelung und einen Adaptionsmechanismus hat, welcher das bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingibt, um Steuer/Regelparameter abzuschätzen, welche den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten bilden, welcher die Kraftstoffeinspritzmenge derart korrigiert, dass das bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gebracht wird. In dem System wird das bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis in das Steuer/Regelmittel eingegeben. Und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, wenn es als in dem vorgeschriebenen Bereich befindlich bestimmt wird.
  • Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen näher ersichtlich, welche die Erfindung nur beispielhaft zeigen, und in welchen:
  • 1 eine schematische Gesamtansicht ist, welche ein System zur Steuerung/Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine schematische Ansicht ist, welche die Details eines in 1 dargestellten Abgasrückführungs-(EGR)-Mechanismus zeigt;
  • 3 eine schematische Ansicht ist, welche die Details eines in 1 dargestellten Tankentlüftungsmechanismus zeigt;
  • 4 eine Graphik ist, welche die Ventilsteuercharakteristiken eines in 1 dargestellten variablen Ventilsteuermechanismus zeigt;
  • 5 ein Blockdiagramm ist, welches die Details der in 1 dargestellten Steuer/Regeleinheit zeigt;
  • 6 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb des Systems gemäß der Erfindung zeigt;
  • 7 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration des Systems zeigt, dessen Betrieb in 6 dargestellt ist, zur Kraftstoffdosierungsregelung mit einem adaptiven Regler;
  • 8 ein Zeitdiagramm ist, welches den Betrieb des in 7 dargestellten adaptiven Reglers zeigt;
  • 9 ein Blockdiagramm ist, welches einen Abschnitt der aus 7 nachgezeichneten Konfiguration zeigt, mit Hervorhebung des adaptiven Reglers;
  • 10 ein Subroutinen-Flussdiagramm von 6 ist, welches die Berechnung eines der durch den adaptiven Regler bestimmten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten zeigt;
  • 11 ein Zeitdiagramm ist, welches den Betrieb von 10 erläutert;
  • 12 ein Subroutinen-Flussdiagramm von 6 ist, welches die Rückkopplungskorrekturkoeffizientenauswahl zeigt, während die Stabilität des Betriebs des adaptiven Reglers überwacht wird;
  • 13 und 14 Graphiken sind, welche den Betrieb von 12 erläutern;
  • 15 ein Zeitdiagramm ähnlich 8 ist, welches jedoch einen anderen möglichen Betrieb des in 7 dargestellten adaptiven Reglers zeigt;
  • 16 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb des Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, um eine in dem adaptiven Regler zu verwendende Verstärkungsfaktormatrix zu bestimmen;
  • 17 eine erläuternde Ansicht ist, welche die Charakteristik eines Kennfelds zeigt, das im Betrieb von 16 angewendet wird;
  • 18 bis 21 erläuternde Ansichten sind, welche die Charakteristiken von Tabellen zeigen, die im Betrieb von 16 angewendet werden;
  • 22 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb des Systems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, um die in dem adaptiven Regler zu verwendende Verstärkungsfaktormatrix zu bestimmen;
  • 23 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb des Systems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt, um ein in dem adaptiven Regler zu verwendendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen;
  • 24 eine Graphik ist, welche den Betrieb von 23 erläutert;
  • 25 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb des Systems gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt, um ein in dem adaptiven Regler zu verwendendes Schätz/Identifikationsfehlersignal zu bestimmen;
  • 26 eine Graphik ist, welche den Betrieb von 25 erläutert;
  • 27 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb des Systems gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt, um ein in dem adaptiven Regler zu verwendendes Schätzidentifikationsfehlersignal zu bestimmen;
  • 28 eine Graphik ist, welche den Betrieb von 27 erläutert;
  • 29 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb des Systems gemäß. einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt, um den Regel-(Betriebs) Zyklus des adaptiven Reglers zu bestimmen;
  • 30 eine erläuternde Tabelle ist, welche den Betrieb von 29 erläutert;
  • 31 ein Zeitdiagramm ähnlich 8 ist, zeigt jedoch den Betrieb von 29;
  • 32 ein Flussdiagramm ähnlich 10 ist, welches jedoch den Betrieb des Systems gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 33 ein Flussdiagramm ähnlich 10 ist, welches jedoch den Betrieb des Systems gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 34 ein Flussdiagramm ähnlich 6 ist, welches jedoch den Betrieb des Systems gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 35 ein Blockdiagramm ist, das die Konfiguration des Systems zeigt, dessen Betrieb in 34 dargestellt ist;
  • 36 eine erläuternde Ansicht ist, welche die Beziehung zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis an dem Zusammenflusspunkt des Auspuffsystems einer Maschine relativ zu der OT-Kurbelstellung zeigt;
  • 37 eine erläuternde Ansicht ist, welche die geeigneten (besten) Abtastzeiten von Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensorausgaben im Gegensatz zu ungeeigneten Abtastzeiten zeigt;
  • 38 ein Flussdiagramm ist, welches den Betrieb der Luft/Kraftstoff-Verhältnisabtastung zeigt, die durch den in 35 dargestellten Abtastblock durchgeführt wird;
  • 39 ein Blockdiagramm ist, welches ein von uns früher vorgeschlagenes Modell zeigt, welches das Erfassungsverhalten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beschreibt;
  • 40 ein Blockdiagramm ist, welches das Modell von 39 zeigt, diskretisiert in Zeit-diskreten Serien für eine Periode Delta T;
  • 41 ein Blockdiagramm ist, das ein Echtzeit-Luft/Kraftstoff-Verhältnisschätzglied auf der Basis des Modells von 40 zeigt;
  • 42 ein Blockdiagramm ist, das ein von uns früher vorgeschlagenes Modell zeigt, welches des Verhalten des Auspuffsystems einer Maschine beschreibt;
  • 43 eine Graphik ist, welche die Voraussetzung einer Simulation zeigt, wo davon ausgegangen wird, das Kraftstoff drei Zylindern einer Vier-Zylindermaschine zum Erhalt eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von 14,7 : 1 sowie einem Zylinder bei 12,0 : 1 zugeführt wird;
  • 44 eine Graphik ist, die das Ergebnis der Simulation zeigt, welche die Ausgabe des Auspuffsystemmodells und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an einem Zusammenflusspunkt zeigt, wenn der Kraftstoff in der in 43 dargestellten Weise zugeführt wird,
  • 45 das Ergebnis der Simulation ist, welche die Ausgabe des Auspuffsystemmodells zeigt, das nach der Sensorerfassungsreaktionsverzögerung Zeitverzögerung) korrigiert ist, im Gegensatz zur tatsächlichen Ausgabe des Sensors;
  • 46 ein Blockdiagramm ist, das die Konfiguration eines üblichen Beobachters zeigt;
  • 47 ein Blockdiagramm ist, das die Konfiguration des von uns früher vorgeschlagenen Beobachters zeigt;
  • 48 ein erläuterndes Blockdiagramm ist, das die Konfiguration zeigt, die durch Kombination des Modells von 42 und des Beobachters von 47 erhalten wird;
  • 49 ein Blockdiagramm ist, das die Gesamtkonfiguration von Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungsschleifen im System zeigt;
  • 50 eine erläuternde Ansicht ist, welche die Charakteristiken eines Steuerzeitkennfelds zeigt, auf das in dem Flussdiagramm von 38 Bezug genommen wird;
  • 51 ein Zeitdiagramm ist, das die Charakteristiken einer Sensorausgabe in Bezug auf die Maschinedrehzahl zeigt, sowie ein Zeitdiagramm, das die Charakteristiken der Sensorausgabe in Bezug auf die Maschinenlast zeigt;
  • 52 ein Zeitdiagramm ist, das die Abtastung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in dem System zeigt;
  • 53 ein Flussdiagramm ähnlich 6 ist, welches jedoch den Betrieb des Systems gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 54 ein Blockdiagramm ist, das die Konfiguration des Systems zeigt, dessen Betrieb in 53 dargestellt ist;
  • 55 ein Subroutinen-Flussdiagramm von 53 ist, das die Stabilitätsbestimmung des adaptiven Reglers in der elften Ausführungsform zeigt;
  • 56 ein Zeitdiagramm ist, das die Totzeit in der Kraftstoffdosierregelung in einer Brennkraftmaschine zeigt; und
  • 57 ein Zeitdiagramm ähnlich 8 ist, welches jedoch den Betrieb des von uns früher vorgeschlagenen adaptiven Reglers zeigt.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • 1 ist eine Übersicht eines erfindungsgemäßen System zur Steuerung/Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Brennkraftmaschine.
  • Die Bezugszahl 10 in dieser Figur bezeichnet eine Reihen-Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle (OHC). In ein Luftansaugrohr 12 durch einen an dessen fernen Ende angebrachten Luftfilter 14 angesaugte Luft wird jedem der ersten bis vierten Zylinder durch einen Druckausgleichsbehälter 18, einen Ansaugkrümmer 20 und zwei Einlassventile (nicht gezeigt) zugeführt, während deren Fluss durch ein Drosselventil 16 eingestellt wird. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 22 zum Einspritzen von Kraftstoff ist in der Nähe der Einlassventile jedes Zylinders installiert. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Ansaugluft unter Bildung eines Luft/Kraftstoffgemischs, das in dem zugeordneten Zylinder durch eine Zündkerze (nicht gezeigt) in der Zündfolge #1, #3, #4 und #2 Zylinder gezündet wird. Die resultierende Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt einen Kolben (nicht gezeigt) nach unten.
  • Das durch die Verbrennung erzeugte Abgas wird durch zwei Auslassventile (nicht gezeigt) in einen Auslasskrümmer 24 abgegeben, von wo es durch ein Auslassrohr 26 zu einem Katalysator (Dreiwegekatalysator) 28 strömt, wo schädliche Komponenten daraus entfernt werden, bevor es nach außen abgegeben wird. Nicht mit dem Gaspedal (nicht gezeigt) mechanisch verbunden, wird das Drosselventil 26 auf einen Soll-Öffnungsgrad durch einen Schrittmotor M geregelt. Zusätzlich wird das Drosselventil 16 von einem Bypass 32 umgangen, das an dem Luftansaugrohr 12 in dessen Nähe vorgesehen ist.
  • Die Maschine 10 ist mit einem Abgasrückführungs-(EGR)-Mechanismus 100 ausgestattet, der einen Teil des Abgases zu der Ansaugseite zurückführt.
  • Wie insbesondere in 2 gezeigt, hat der Abgasrückführungsmechanismus 100 ein Abgasrückführungsrohr 121, dessen eines Ende (Öffnung) 121a mit dem Auslassrohr 26 an der stromaufwärtigen Seite des ersten Katalysators 28 (in 2 nicht gezeigt) verbunden ist und dessen anderes Ende (Öffnung) 121b mit dem Luftansaugrohr 12 an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 16 (in
  • 2 nicht gezeigt) verbunden ist. Um die Abgasrückführungsmenge zu regulieren, sind ein EGR (Abgasrückführungs-)Steuerventil 122 und ein Druckausgleichsbehälter 121c an einem zwischenliegenden Abschnitt des Abgasrückführungsrohrs 121 vorgesehen. Das EGR-Steuerventil 122 ist ein Solenoidventil mit einem Solenoid 122a, das mit einer Steuer/Regeleinheit (ECU) 34 (später beschrieben) verbunden ist. Das EGR-Steuerventil 122 wird durch eine Ausgabe von der Steuer/Regeleinheit 34 an das Solenoid 122a auf den Soll-Öffnungsgrad linear geregelt. Das EGR-Steuerventil 122 ist mit einem Hubsensor 123 versehen, der den Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 122 erfasst und ein entsprechendes Signal zu der Steuer/Regeleinheit 34 sendet.
  • Die Maschine 10 ist auch mit einem Tankentlüftungsmechanismus 200 ausgestattet, der zwischen dem Luftansaugsystem und einem Kraftstofftank 36 angeschlossen ist.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst der Tankentlüftungsmechanismus 200, der zwischen dem oberen Ende des abgedichteten Kraftstofftanks 36 und einem Punkt an dem Luftansaugrohr 12 stromabwärts des Drosselventils 16 vorgesehen ist, ein Dampfzufuhrrohr 221, einen Kanister 223, der ein Absorbens 231 enthält, sowie ein Spülrohr 224. Das Dampfzufuhrrohr 221 ist mit einem Zweiwegeventil 222 ausgestattet, und das Spülrohr 224 ist mit einem Spülsteuerventil 225, einem Strömungsmesser 226 zum Messen der Kraftstoffdampf-haltigen Menge an Luft/Kraftstoffgemisch, das durch das Spülrohr 224 strömt, sowie einen Kohlenwasserstoff-(HC) Konzentrationssensor 227 zur Erfassung der HC-Konzentration des Luft/Kraftstoffgemischs ausgestattet. Das Spülsteuerventil (Solenoidventil) 225 ist mit der Steuer/Regeleinheit 34 verbunden und wird durch ein Signal von der Steuer/Regeleinheit 34 auf den Soll-Öffnungsgrad linear gesteuert/geregelt.
  • Wenn die in dem Kraftstofftank 36 erzeugte Menge an Kraftstoffdampf ein vorbestimmtes Niveau erreicht, drückt dies das Überdruckventil des Zweiwegeventils 222 auf und strömt in den Kanister 223, wo er durch Absorption an dem Absorbens 231 gespeichert wird. Wenn dann das Spülsteuerventil 225 auf einen Betrag geöffnet wird, der dem Tastverhältnis des Ein/Aus-Signals von der Steuer/Regeleinheit 34 entspricht, werden der Kraftstoffdampf, der vorübergehend in dem Kanister 223 gespeichert ist, und Luft, die durch einen Außenlufteinlass 232 angesaugt wird, gemeinsam in das Luftansaugrohr 12 gesaugt, und zwar wegen des Unterdrucks in dem Luftansaugrohr 12. Wenn andererseits der Unterdruck in dem Kraftstofftank 36 ansteigt, z.B. wegen einer Abkühlung des Kraftstofftanks durch die Umgebungslufttemperatur, öffnet der Unterdruck des Zweiwegeventils 222, um zu ermöglichen, dass der vorübergehend in dem Kanister 223 gespeicherte Kraftstoffdampf zu dem Kraftstofftank 36 zurückströmt.
  • Die Maschine 10 ist auch mit einem variablen Ventilsteuermechanismus 300 ausgestattet (in 1 als V/T bezeichnet). Wie z.B. in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 2(1990)-275,043 gelehrt, schaltet der variable Ventilsteuermechanismus 300 die Öffnungs-/Schließzeit der Einlass- und/oder Auslassventile zwischen zwei Typen von Steuercharakteristiken um: einer Charakteristik für eine niedere Maschinendrehzahl, mit LoV/T bezeichnet, und einer Charakteristik für eine hohe Maschinendrehzahl, mit HiV/T bezeichnet, wie in 4 dargestellt, in Antwort auf die Maschinendrehzahl Ne und den Krümmerdruck Pb. Da dies jedoch ein an sich bekannter Mechanismus ist, wird er hier nicht weiter beschrieben. (Unter den verschiedenen Arten des Umschaltens zwischen Ventilsteuercharakteristiken ist jene eingeschlossen, die eines der zwei Einlassventile deaktiviert).
  • Die Maschine 10 von 1 ist in ihrem Zündverteiler (nicht gezeigt) mit einem Kurbelwinkelsensor 40 versehen, um den Kolbenkurbelwinkel zu erfassen, und ist ferner mit einem Drosselstellungssensor 42 versehen, um den Öffnungsgrad des Drosselventils 16 zu erfassen, sowie einem Kümmerabsolutdrucksensor 44 zum Erfassen des Drucks Pb des Ansaugkrümmer stromabwärts des Drosselventils 16, als Absolutwert. Ein Atmosphärendrucksensor 46 zum Erfassen des Atmosphärendrucks Pa ist in einem geeigneten Abschnitt der Maschine 10 vorgesehen, ein Ansauglufttemperatursensor 48 zum Erfassen der Temperatur der Ansaugluft ist stromaufwärts des Drosselventils 16 vorgesehen, und ein Kühlmitteltemperatursensor 50 zum Erfassen der Temperatur des Maschinenkühlmittels ist auch an einem geeigneten Teil der Maschine vorgesehen. Die Maschine 10 ist ferner mit einem Ventilsteuerzeit-(V/T)-Sensor 52 (in 1 nicht gezeigt) versehen, der die Ventilsteuercharakteristik, die durch den variablen Ventilsteuermechanismus 300 gewählt ist, auf der Basis eines Öldrucks erfasst.
  • Ferner ist ein Luft/Kraftstoffsensor 54, der als ein Sauerstoffdetektor oder Sauerstoffsensor aufgebaut ist, in dem Auslassrohr 26 an oder stromabwärts eines Zusammenflusspunkts in dem Auspuffsystem zwischen dem Auslasskrümmer 24 und dem Katalysator 28 vorgesehen, wo er die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas an dem Zusammenflusspunkt erfasst und ein entsprechendes Signal (später erläutert) erzeugt. Die Ausgaben des Sensors werden zur Steuer/Regeleinheit 34 gesendet.
  • Details der Steuer/Regeleinheit 34 sind in dem Blockdiagramm von 5 gezeigt. Die Ausgabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 54 wird von einer Erfassungsschaltung 62 empfangen, wo sie einer geeigneten Linearisierungsverarbeitung unterzogen wird, um eine Ausgabe zu erzeugen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie sich linear mit der Sauerstoffkonzentration des Abgases über einen breiten Bereich verändert, der von der mageren Seite zur fetten Seite reicht. (Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor wird in der Figur als LAF-Sensor bezeichnet und wird im Rest dieser Beschreibung auch so bezeichnet).
  • Die Ausgabe der Erfassungsschaltung 62 wird durch einen Multiplexer 66 und einen A/D-Wandler 68 einer CPU (zentralen Prozessoreinheit) übermittelt. Die CPU hat einen CPU-Kern 70, ein ROM (nur Lesespeicher) 72 und ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 74, und die Ausgabe der Erfassungsschaltung 62 wird einmal pro vorbestimmten Kurbelwinkel (z.B. 15 Grad) A/D-gewandelt und in Puffern des RAM 74 gespeichert. Wie in der später diskutierten 49 gezeigt, hat das RAM 47 12 Puffer, die von 0 bis 11 nummeriert sind, und die A/D-gewandelten Ausgaben von der Erfassungsschaltung 62 werden sequenziell in den 12 Puffern gespeichert. Ähnlich werden die Analogausgaben des Drosselstellungssensors 42 usw. in die CPU durch den Multiplexer 66 und den A/D-Wandler 68 eingegeben und in dem RAM 74 gespeichert.
  • Die Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 40 wird durch einen Wellenformer 76 geformt, und sein Ausgangswert wird von einem Zähler 78 gezählt. Das Ergebnis der Zählung wird in die CPU eingegeben. Gemäß in dem ROM 72 gespeicherten Befehlen berechnet der CPU-Kern 70 eine Stellgröße in später beschriebener Weise und treibt die Kraftstoffeinspritzdüsen 22 der jeweiligen Zylinder über eine Treiberschaltung 82 an. Betrieben über Treiberschaltungen 84, 86 und 88, treibt der CPU-Kern 70 auch ein Solenoidventil (EACV) 90 an (zum Öffnen und Schließen des Bypass 32 zum Regulieren der Sekundärluftmenge, das Solenoidventil 122 zum Steuern der oben genannten Abgasrückführung, sowie das Solenoidventil 225 zum Steuern der oben genannten Tankentlüftung. (Der Hubsensor 123, der Strömungsmesser 226 und der HC-Konzentrationssensor 227 sind aus 5 weggelassen).
  • 6 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb des Systems zeigt. Das Programm wird bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel wie etwa dem OT der einzelnen Zylinder der Maschine aktiviert, und die darin dargestellten Prozeduren wirken als das Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungsmittel.
  • Das Programm startet bei S10, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne, der Krümmerdruck Pb usw. gelesen werden, und geht zu S12 weiter, wo überprüft wird, ob die Maschine angelassen wird oder nicht, und falls nicht, zu S14, wo überprüft wird, ob die Kraftstoffzufuhr gesperrt worden ist. Die Kraftstoffzufuhrsperre wird unter spezifischen Maschinenbetriebsbedingungen implementiert, wie etwa dann, wenn die Drossel vollständig geschlossen ist und die Maschinendrehzahl höher als ein vorbestimmter Wert ist, währenddessen die Kraftstoffzufuhr gestoppt wird und eine Offenschleifensteuerung wirksam ist.
  • Wenn sich in S14 herausstellt, dass die Kraftstoffsperre nicht implementiert ist, geht das Programm zu S16 weiter, wo die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim durch Abfrage aus einem Kennfeld berechnet wird, das die erfasste Maschinendrehzahl Ne und den Krümmerdruck Pb als Adressdaten benutzt. Als nächstes geht das Programm zu S18 weiter, wo überprüft wird, ob die Aktivierung des LAF-Sensors 54 abgeschlossen ist. Dies erfolgt durch Vergleich der Differenz zwischen der Ausgangsspannung und der Mittelspannung des LAF-Sensors 54 mit einem vorbestimmten Wert (z.B. 0,4 V) und Bestimmung, dass die Aktivierung abgeschlossen ist, wenn die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Wenn sich in S18 herausstellt, dass die Aktivierung abgeschlossen ist, geht das Programm zu S20, wo überprüft wird, ob der Maschinenbetriebszustand in einem Rückkopplungsregelbereich ist. Die Kraftstoffdosierung wird in offenschleifiger Weise gesteuert, wenn sich der Betriebszustand aufgrund hoher Maschinendrehzahl, Vollastanreicherung oder hoher Kühlmitteltemperatur geändert hat. Wenn sich in S20 herausstellt, dass der Maschinenbetriebszustand in einem Rückkopplungsregelbereich ist, geht das Programm zu S22 weiter, wo die Ausgabe des LAF-Sensors gelesen wird, und zu S24, wo das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT(k) (k: Abtastzahl in einem zeitdiskreten System) bestimmt oder erfasst wird. Das Programm geht dann zu S26, wo ein Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF unter Verwendung der PID-Regelvorschrift berechnet wird.
  • Der durch die PID-Regelvorschrift bestimmte Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF wird wie folgt berechnet.
  • Zuerst wird der Regelfehler DKAF zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD und dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT berechnet als: DKAF(k) = KCMD(k–d') – KACT(k).
  • In dieser Gleichung ist KCMD(k–d') das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (wo d' die Totzeit angibt, bevor sich KCMD in KACT widerspiegelt und somit das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor dem Totzeit-Regelzyklus kennzeichnet) und KACT(k) das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist (in dem gegenwärtigen Regel(Programm)-Zyklus). Jedoch wird in dieser Ausführungsform die Berechnung erleichtert, indem tatsächlich der Sollwert KCMD und der erfasste Wert KACT als Äquivalenzverhältnis repräsentiert werden, nämlich als Mst/M = 1/Lambda (Mst: stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis), M = A/F (A: Luftmassenflussrate, F: Kraftstoffmassenflussrate, und Lambda = Luftüberschussfaktor).
  • Als nächstes wird der Regelfehler DKAF(k) mit spezifischen Koeffizienten multipliziert, um Variablen zu erhalten, d.h. das P-Glied KLAFP(k), das I-Glied KLAFI(k) und das D-Glied KLAFD(k) als P-Glied: KLAFP(k) = DKAF(k) × KP I-Glied: KLAFI(k) = KLAFI(k–1) + (DKAF(k) × KI) D-Glied: KLAFD(k) = (DKAF(k) – DKAF(k–1)) × KD.
  • Somit wird das P-Glied berechnet, indem der Fehler mit dem Proportional-Verstärkungsfaktor KP multipliziert wird; wird das I-Glied berechnet, indem der Wert von KLAFI(k–1), dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten in dem vorhergehenden Regelzyklus (k–1), zu dem Produkt des Fehlers und des Integral-Verstärkungsfaktor KI addiert wird, und wird das D-Glied berechnet, indem die Differenz zwischen dem Wert von DKAF(k) dem Fehler im gegenwärtigen Regelzyklus (k) und dem Wert von DKAF(k–1), dem Fehler in dem vorhergehenden Regelzyklus (k–1) mit dem Differential-Verstärkungsfaktor KD multipliziert wird. Die Verstärkungsfaktoren KP, KI und KD werden auf der Basis der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast berechnet. Insbesondere werden sie aus Kennfeldern unter Verwendung der Maschinendrehzahl Ne und des Krümmerdrucks Pb als Adressdaten abgefragt. Zum Schluss wird KLAF(k), der Wert des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten gemäß der PID-Regelvorschrift im gegenwärtigen Regelzyklus, berechnet, indem die so erhaltenen Werte summiert werden: KLAF(k) = KLAFP(k) + KLAFI(k) + KLAFD(k).
  • Es sollte hier angemerkt werden, dass KLAFI(k) einen Versatz von 1,0 enthält, sodass der Wert KLAF ein multiplikativer Korrekturkoeffizient ist. Anders gesagt wird der Anfangswert von KLAFI auf 1,0 gesetzt.
  • Das Programm geht dann zu S28 der Subroutine von 6, wo der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k) unter Verwendung der adaptiven Regelvorschrift bestimmt wird. Der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k) wird unter Verwendung der adaptiven Regelvorschrift bestimmt, das im Detail später erläutert wird.
  • Das Programm geht als nächstes zu S30 weiter, wo die Tcyl(k) genannte Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird, indem der berechnete Wert der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit einem KCMDM(k) genannten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizienten (später erläutert) und einem Korrekturkoeffizienten KTOTAL (der das Produkt verschiedener anderer Multiplikationskoeffizienten zur Korrektur der Kühlmitteltemperatur und dgl. ist) multipliziert wird. Es wird erwartet, dass die Menge Tcyl(k) die von der Brennkraftmaschine benötigte Menge ist, sodass sie nachfolgend als die "erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl" bezeichnet wird. Das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird in der Tat als das Äquivalenzverhältnis bei der Regelung ausgedrückt, wie früher erwähnt, und das Äquivalenzverhältnis wird als der Korrekturkoeffizient für die Kraftstoffeinspritzmenge verwendet. Insbesondere da der Ladegrad der Ansaugluft in Abhängigkeit von der Verdampfungswärme abweicht, wird das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach dem Ladegrad gemäß einer geeigneten Charakteristik korrigiert, um den gewünschten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KCMDM zu erhalten.
  • Das Programm geht dann zu S32, wo die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) multipliziert wird entweder mit dem in S26 berechneten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KLAF(k) oder dem in S28 berechneten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) und zu dem Produkt wird ein Additionsglied TTOTAL addiert, um eine Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) zu erhalten. TTOTAL bezeichnet den Gesamtwert der verschiedenen Korrekturen nach dem Atmosphärendruck usw. die durch Additionsglieder durchgeführt wird (jedoch nicht die Kraftstoffeinspritzdüsentotzeit usw. enthält, die während der Ausgabe der Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout separat addiert wird).
  • Als nächstes wird in S34 die bestimmte Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) unter Verwendung eines Kraftstoffanhaftungskoeffizienten korrigiert, der aus einem Kraftstoffanhaftungskoeffizientenkennfeld abgefragt wird, welche die Maschinenkühlmitteltemperatur usw. als Adressdaten verwendet, um hierdurch die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) nach Kraftstoffanhaftung an der Wand des Ansaugkrümmers zu korrigieren (der nach der Kraftstoffanhaftung korrigierte Wert wird als die End-Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout-F(k) definiert). Da jedoch die Korrektur nach Kraftstoffanhaftung an der Wand des Ansaugkrümmers keinen direkten Bezug auf das Prinzip dieser Erfindung hat, wird sie hier nicht erläutert. Das Programm geht dann zu S36 weiter, wo die nach der Kraftstoffanhaftung korrigierte End-Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout-F(k) ausgegeben wird, wodurch der Regelzyklus abgeschlossen wird.
  • Wenn das Ergebnis in S18 oder S20 NEIN ist, geht das Programm zu S38, wo die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim(k) mit dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KCMDM(k) und dem Korrekturkoeffizienten KTOTAL multipliziert wird, und der Additionskorrekturkoeffizient TTOTAL zu dem resultierenden Produkt addiert wird, um die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout zu erhalten, und geht dann zu S34 und S36 weiter. Wenn sich in S12 herausstellt, dass die Maschine angelassen wird, geht das Programm zu S40 wo, die Anlasskraftstoffeinspritzmenge Ticr abgefragt wird, und dann zu S42, wo Ticr verwendet wird, um die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout auf der Basis einer Startmodusgleichung zu berechnen. Wenn sich in S14 herausstellt, dass die Kraftstoffsperre wirksam ist, wird in S44 die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout auf 0 gesetzt.
  • Nun wird die Art erläutert, in welcher der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR, auf den in Zusammenhang mit S28 des Flussdiagramms von 6 Bezug genommen wird, unter Verwendung der adaptiven Regelvorschrift bestimmt wird.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, dass den Betrieb in eher funktioneller Hinsicht zeigt.
  • Das dargestellte System beruht auf der adaptiven Regeltechnologie, die in einer früheren Anmeldung vom Anmelder vorgeschlagen wurde. Sie umfasst einen adaptiven Regler, der als ein STR (selbstabgleichender Regler) Regler (Reglermittel) aufgebaut ist, sowie einen Adaptationsmechanismus (Adaptationsmechanismusmittel) (Systemparameterschätzglied) zum Schätzen/Identifizieren der Reglerparameter (Systemparameter) (dynamische Maschinencharakteristikparameter) θ ^. Der Sollwert und die Regelgröße (Regelstreckenausgabe) des Kraftstoffdosierungs-Rückkopplungsregelsystems werden in den STR-Regler eingegeben, der den Koeffizientenvektor θ ^ empfängt, der durch den Adaptationsmechanismus geschätzt/identifiziert ist, und erzeugt die Regeleingabe.
  • Eine Identifikations- oder Adaptationsvorschrift (Algorithmus), welche die für die adaptive Regelung zur Verfügung steht, ist jene, die von I.D. Landau et al. vorgeschlagen wird. Das adaptive Regelsystem hat eine nicht lineare Charakteristik, sodass ein inhärentes Stabilitätsproblem vorliegt. In der von I.D.
  • Landau et al. vorgeschlagenen Adaptationsvorschrift wird die Stabilität der Adaptationsvorschrift, ausgedrückt in einer Rekursionsformel, sichergestellt, indem zumindest die Lyapunov'sche Theorie oder die Popov'sche Hyperstabilitätstheorie angewendet wird. Diese Methode ist z.B. beschrieben in Computrol (Corona Publishing Co., Ltd.) Nr. 27, Seiten 28–41; Automatic Control Handbook (Ohm Publishing Co., Ltd.) Seiten 703–707; "A Survey of Model Reference Adaptive Techniques – Theory and Applications" von I.D. Landau in Automatica, Band 10, Seiten 353–379; "Unification of Discrete Time Explicit Model Reference Adaptive Control Designs" von I.D. Landau et al. in Automatica, Band 17, Nr. 4, Seiten 593–611; und "Combining Model Reference Adaptive Controllers and Stochastic Self-tuning Regulators" von I.D. Landau in Automatica, Band 18, Nr. 1, Seiten 77–84.
  • In der vom Anmelder früher vorgeschlagenen adaptiven Regeltheorie wurde der Adaptations- oder Identifikationsalgorithmus von I.D. Landau et al. benutzt. Wenn in diesem Adaptations- oder Identifikationsalgorithmus die Polynome des Nenners und des Zählers der Übertragungsfunktion B(Z–1)/A(Z–1) des diskreten geregelten Systems nach der Art definiert werden, wie sie in Gleichung 1–1 und Gleichung 1–2 unten gezeigt ist, dann werden die Reglerparameter oder die Systemadaptiven) Parameter θ ^ (k) aus Parametern aufgebaut, wie in Gleichung 1–3 gezeigt und werden als Vektor (Transponiervektor) ausgedrückt. Und die Eingabe Zeta (k) in den Adaptationsmechanismus wird jene, die in Gleichung 1–4 gezeigt ist. Hier wird als Beispiel eine Regelstrecke verwendet, wo m = 1, n = 1 und d = 3, nämlich das Anlagen- bzw. Regelstreckenmodell in der Form eines linearen Systems mit drei Totzeit-Regelzyklen angegeben wird. A(z–1) = 1 + a1z–1 + ... + anz–n Gl. 1–1 B(z–1) = b0 + b1z–1 + ... + bmz–m Gl. 1–2 θ ^T(k) = [b ^0(k),B ^R(z–1,k),S ^(z–1,k)] = [b ^0(k),r ^1(k), ...,rm+d–1(k),s0(k), ...,sn–1(k)] = [b0(k),r1(k),r2(k),r3(k),s0(k)] Gl. 1–3 ζT(k) = [u(k), ...,u(k–m–d+1),y(k), ...,y(k–n+1)] = [u(k),u(k–1),u(k–2),u(k–3),y(k)] Gl. 1–4
  • Die Reglerparameter (Vektor) θ ^ (k) werden durch die folgende Gleichung 2 berechnet. In Gleichung 2 ist Γ(k) eine Verstärkungsfaktormatrix (die Quadratmatrix der (m + n + d)ten Ordnung), welche die Schätz-Identifikationsrate oder -Geschwindigkeit der Reglerparameter θ ^ bestimmt, und e*(k) ist ein Signal, welches den verallgemeinerten Schätz/Identifikationsfehler angibt, d.h. ein Schätzfehlersignal der Reglerparameter. Sie werden durch Rekursionsformeln ausgedrückt, wie beispielsweise jene der Gleichungen 3 und 4. θ ^(k) = θ ^(k–1) + Γ(k–1)ζ(k–d)e*(k) Gl. 2
    Figure 00210001
  • In Gleichung 3 werden, in Abhängigkeit von der Auswahl von Lambda 1 und Lambda 2, verschiedene spezifische Algorithmen angegeben. Lambda 1(k) = 1, Lambda 2(k) = Lambda (0 < Lambda < 2) ergibt den Algorithmus mit graduell abnehmendem Verstärkungsfaktor (Methode der kleinsten Quadrate, wenn Lambda = 1); und Lambda 1(k) = Lambda 1 (0 < Lambda 1 < 1), Lambda 2(k) = Lambda 2 (0 < Lambda 2 < Lambda) ergibt den Algorithmus mit variablem Verstärkungsfaktor (Methode der gewichteten kleinsten Quadrate, wenn Lambda 2 = 1). Wenn man ferner Lambda 1(k)/Lambda 2(k) = σ definiert und Lambda 3 gemäß Gleichung 5 ausdrückt, erhält man den Algorithmus mit konstanter Verfolgung, indem man Lambda 1(k) = Lambda 3(k) definiert. Ferner gibt Lambda 1(k) = 1, Lambda 2(k) = 0 den Algorithmus mit konstantem Verstärkungsfaktor. Wie aus Gleichung 3 ersichtlich, ist in diesem Fall Γ(k) = Γ(k–1), was den konstanten Wert Γ(k) = Έergibt.
  • Figure 00220001
  • In dem Diagramm von 7 sind der STR-Regler (adaptive Regler) und der Adaptationsmechanismus (Systemparameterschätzglied) außerhalb des Systems zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungsmittel) angeordnet, und berechnen den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) so, um den erfassten Wert KACT(k) adaptiv auf den Sollwert KCMD(k–d') zu bringen (wobei, wie früher erwähnt d' die Totzeit ist, bevor sich KCMD in KACT widerspiegelt). Anders gesagt, der STR-Regler empfängt den Koeffizientenvektor(k), der adaptiv von dem Adaptationsmechanismus geschätzt/identifiziert ist θ ^, und bildet einen Rückkopplungskompensator (Regelschleife), um ihn auf den Sollwert KCMD(k–d') zu bringen. Die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) wird mit dem berechneten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) multipliziert, und die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge wird der geregelten Regelstrecke bzw. Anlage (der Brennkraftmaschine) als die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k), genauer gesagt Tout-F(k) zugeführt.
  • Somit werden der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k) und das erfasste Luft/Kraftstoff Verhältnis KACT(k) bestimmt und in den Adaptationsmechanismus eingegeben, der den Reglerparameter (Vektor) θ ^ (k) zur Eingabe in den STR-Regler berechnet/schätzt. Auf der Basis dieser Werte verwendet der STR-Regler die Rekursionsformel, um den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) zu berechnen, um das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT(k) auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k–d') zu bringen. Der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k) wird insbesondere so berechnet wie in Gleichung 6 gezeigt:
    Figure 00230001
  • Andererseits werden auch der erfasste Wert KACT(k) und der Sollwert KCMD(k) in den PID-Regler eingegeben (in 7 als PID bezeichnet), der den zweiten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KLAF(k) auf der Basis der PID-Regelvorschrift berechnet, die in Verbindung mit S26 des Flussdiagramms von 6 erläutert ist, um den Fehler zwischen dem erfassten Wert an dem Auspuffsystemzusammenflusspunkt und dem Sollwert zu beseitigen. Durch einen in 7 gezeigten Schaltmechanismus 400 wird der eine oder der andere des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR, der durch die adaptive Regelvorschrift erhalten ist, und des PID-Korrekturkoeffizienten KLAF, der unter Verwendung der PID-Regelvorschrift erhalten ist, zur Verwendung bei der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge ausgewählt. Wenn in der später erläuterten Weise bestimmt wird, dass der Betrieb des adaptiven Regelsystems (des STR-Reglers) unstabil ist, oder wenn der Maschinenbetriebszustand außerhalb des Betriebsbereichs des adaptiven Regelsystems liegt, wird der unter Verwendung der PID-Regelvorschrift berechnete Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF anstelle des unter Verwendung der adaptiven Regelvorschrift bestimmten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR verwendet.
  • Wenn, wie aus 56 verständlich ist, die Kraftstoffdosierung in einer Brennkraftmaschine geregelt wird, ist eine gewisse Zeitdauer erforderlich, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen, das resultierende Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder zu komprimieren und zu verbrennen und dann das Abgas aus dem Zylinder auszutragen. Es ist zusätzliche Zeit erforderlich, dass das Abgas den LAF-Sensor erreicht, damit der Sensor eine entsprechende Ausgabe erzeugt (wegen der Sensorerfassungsverzögerung) und damit das Regelsystem auf der Basis des erfassten Werts die tatsächliche Kraftstoffmenge berechnet, die in den Zylinder gesaugt wird. Die Gesamtheit dieser Zeit Totzeit H genannt, ist ein unvermeidbarer Aspekt der Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge in Brennkraftmaschinen. Wenn die Totzeit für irgendeinen gegebenen Zylinder z.B. drei der oben genannten Verbrennungszyklen beträgt, dann wird sie, in OT ausgedrückt, 12 OTs in einer Vierzylindermaschinen, wie in 57 dargestellt. Hier wird der Begriff "Verbrennungszyklus" so benutzt, dass er einen Zyklus von allen vier Takten bedeutet, umfassend eine Serie von Ansaug, Kompression, Expansion und Auslass, was vier OTs in der Vierzylindermaschine entspricht.
  • In dem oben genannten adaptiven Regler (STR-Regler) betragt die Anzahl der Elemente der Reglerparameter θ ^, m + n + d, wie aus Gleichung 1–3 ersichtlich, und nimmt somit mit der Totzeit d zu. Angenommen, dass die Totzeit 3 ist, wie im vorhergehenden Beispiel, und dass der STR-Regler und der Adaptationsmechanismus synchron mit OT betrieben werden, sodass sie auch auf momentane Änderungen in dem Maschinenbetriebszustand ansprechen, dann wird d 12 (drei Verbrennungszyklen × 4 OTs; u(k) bis u(k–12)), sodass selbst dann, wenn m = n = 1, die Anzahl der Elemente (m + n + d) der Regelparameter θ ^ gleich 14 wird. Da daher eine 14 × 14 Verstärkungsfaktormatrix Γ usw. berechnet werden muss, wird ein bordeigener Computer üblicher Leistung außer Stande, die Berechnung innerhalb eines einzigen OT bei höheren Maschinendrehzahlen abzuschließen. Darüber hinaus verschlechtert eine Erhöhung der Anzahl an Totzeit OTs das Regelverhalten.
  • Im Hinblick auf das Obige ist die Erfindung so konfiguriert, dass der STR-Regler synchron mit einem vorbestimmten Kurbelwinkel der einzelnen vier Zylinder betrieben wird, z.B. jeden OT, während die Regelgröße (die Regelstreckenausgabe) y in den Adaptationsmechanismus einmal pro Verbrennungszyklus eingegeben wird, z.B. bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel wie etwa dem OT bei einem bestimmten Zylinder, wie etwa dem #1 Zylinder unter den vier Zylindern. Wenn man dies erneut in Bezug auf 8 sagt, ist das System so konfiguriert, dass der Adaptationsmechanismus (in der Figur "A" abgekürzt) und der STR-Regler (in dieser als "C" abgekürzt) bei jedem OT arbeitet, jedoch die Eingabe in den Adaptationsmechanismus nur einmal pro Verbrennungszyklus durchgeführt wird, d.h. alle vier OTs. Obwohl während der Berechnung der Reglerparameter eine 14 × 14 Matrix berechnet werden muss, wenn jede Regelstreckenausgabe (Regelgröße) y in den Adaptationsmechanismus eingegeben wird, braucht nur eine 5 × 5 Matrix berechnet zu werden, wenn die Regelgröße folglich einmal pro Verbrennungszyklus eingegeben wird.
  • Wenn, wie in 8 gezeigt, die Eingabe y in den Adaptationsmechanismus mit dem Verbrennungszyklus (4 OTs) synchronisiert wird, folgt somit daraus, dass d = 3 (d.h. u(k) bis u(k–3)), die Anzahl der Elemente in den Reglerparametern θ ^ gleich m + n + d = 5 wird, die zu berechnete Verstärkungsfaktormatrix Γ auf eine 5 × 5 Matrix reduziert wird und die Belastung eines bordeigenen Computers auf ein Niveau reduziert werden kann, der den Abschluss der Berechnung innerhalb eines OTs ermöglicht. Das dargestellte System zur Steuerung/Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Brennkraftmaschine ist daher dazu bestimmt, soweit wie irgend möglich auf momentane Änderungen in den Maschinenbetriebszuständen zu reagieren, und ferner das Matrixberechnungsvolumen so zu reduzieren, dass die Belastung eines bordeigenen Computers normaler Leistung reduziert wird.
  • Insbesondere kann dies realisiert werden, indem der Regelzyklus k der Gleichungen 1 bis 6 für jeden Zylinder definiert wird. im Falle einer Vierzylindermaschine ist es möglich, die Gleichung 1–4 als Gleichung 7, Gleichung 2 als Gleichung 8, Gleichung 3 als Gleichung 9 und die Gleichungen 4 bis 6 als Gleichungen 10 bis 12 umzuschreiben. ζ(k) = [u(k) u(k–4) u(k–8) u(k–12) y(k)] Gl. 7 θ ^(k) = θ ^(k–4) + Γ(k–4)ζ(k–4d)e*(k) Gl. 8
  • Figure 00260001
  • Figure 00270001
  • Hierdurch ist es möglich, einen Regelzyklus pro OT zu definieren, nämlich die Reglerparameter synchron mit OT zu berechnen, während der Grad der Matrizen und Vektoren, die in den Berechnungen verwendet werden, reduziert wird. Natürlich können auch ähnliche Operationen unter Verwendung von einer Konfiguration realisiert werden, wo der Regelzyklus k der Gleichungen 1 bis 6 ersetzt wird durch K = Anzahl der Zylinder × k (k: OT, K: Verbrennungszyklus (= Anzahl der Zylinder × k)).
  • Durch das Vorangehende kann die Anzahl der Elemente der Reglerparameter θ ^ auf 5 gehalten werden, wodurch die zu berechnende Verstärkungsfaktormatrix Γ auf eine 5 × 5 Matrix reduziert ist. Im Ergebnis sinkt die Verarbeitungslast auf den Punkt, dass die Berechnung innerhalb eines OT-Intervalls durch einen normalen bordeigenen Computer abgeschlossen werden kann. Die Konfiguration von 3 ist in 9 nachgezeichnet, unter Herraushebung des STR-Reglers und des Adaptationsmechanismus. Wie zuvor herausgestellt, hat ein geregeltes System mit einer großen Totzeit allgemein ein schlechteres Regelverhalten als ein solches mit einer kleinen Totzeit, insbesondere im Fall der adaptiven Regelung. Im Obigen ist die Totzeit stark reduziert, wodurch das Regelverhalten verbessert wird.
  • Da andererseits die Synchronisation der Eingabe in den Adaptationsmechanismus mit dem Verbrennungszyklus zu einer Synchronisierung der Eingabe mit einem vorbestimmten Kurbelwinkel eines bestimmten (gewissen) Zylinders, wie etwa dem #1 Zylinder, führt, wird das System konstant und stark durch das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis des spezifischen Zylinders beeinträchtigt. Wenn daher z.B. während der stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung oder dgl. das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis des spezifischen Zylinders auf der mageren Seite liegt und jenes der restlichen Zylinder auf der fetten Seite, wird der adaptive Regler (STR-Regler) die Stellgröße in die fette Richtung verstellen, um sie auf den Sollwert zu bringen, mit dem Ergebnis, dass die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der restlichen Zylinder noch fetter werden.
  • Deswegen ist das dargestellte System so ausgestaltet, dass es durch das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines spezifischen Zylinders nicht stark beeinträchtigt wird, ungeachtet davon, dass die Eingabe in den Adaptationsmechanismus mit dem Verbrennungszyklus synchronisiert ist, um die Anzahl der Reglerparameterelemente zu reduzieren und das Matrixberechnungsvolumen zu senken. Um dies zu realisieren, wird der Betrieb in der folgenden Weise durchgeführt.
  • Obwohl die Eingabe in den Adaptationsmechanismus mit dem Verbrennungszyklus synchronisiert ist, was bedeutet, dass sie mit einem vorbestimmten Kurbelwinkel eines spezifischen der vier Zylinder synchronisiert ist, ist er insbesondere so konfiguriert, dass ein Mittelwert, wie etwa ein einfacher Mittelwert der Regelgrößen y, welche in den Adaptationsmechanismus eingegeben werden, der erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse KACT oder der Ausgaben θ ^ von dem Adaptationsmechanismus oder der Ausgaben von dem STR-Regler (Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR) bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel, z.B. OT, der einzelnen Zylinder während des Verbrennungszyklus berechnet und verwendet wird. Das System wird daher durch das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis des spezifischen Zylinders nicht stark beeinflusst.
  • Hier braucht der Mittelwert der Reglerparameter θ ^ oder der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k) nicht immer in den Adaptationsmechanismus eingegeben werden. Der Grund hierfür ist, dass der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k), der an dem STR-Regler unter Verwendung des Mittelwerts der Reglerparameter θ ^ berechnet ist, zu einem Wert wird, der durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines spezifischen Zylinders nicht stark beeinträchtigt werden könnte. Aus dem gleichen Grund wird auch der Mittelwert des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten selbst zu einem Wert, der in ähnlicher Weise nicht durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines spezifischen Zylinders beeinflusst werden könnte.
  • Die Subroutine für diese Berechnung wird durch das Flussdiagramm von 10 gezeigt.
  • Die Subroutine beginnt bei S100, wo überprüft wird, ob die Maschine in einem vorgeschriebenen Betriebsbereich ist. Der hier benutzte Begriff "vorgeschriebener Betriebsbereich" betrifft niedrige Maschinendrehzahlbereiche einschließlich dem Leerlaufbereich. Wenn sich in S100 herausstellt, dass die Maschine nicht in einem vorgeschriebenen Betriebsbereich ist, geht das Programm zu S102 weiter, das die Regelgröße y(k) (Regelstreckenausgabe) berechnet als den Mittelwert KACTAVE des erfassten Werts KACT(k), der für den betreffenden Zylinder in S24 des Flussdiagramms von 6 in dem gegenwärtigen Regelzyklus berechnet ist, und der Werte KACT(k–1), KACT(k–2) und KACT(k–3), die in dem gleichen Schritt ein, zwei und drei Regelzyklen zuvor für jene Zylinder berechnet wurden, die ein, zwei und drei Zyklen zuvor gezündet haben. Anders gesagt geht S102 drei Zyklen zurück und berechnet den einfachen Mittelwert der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse, die jeweils während eines Verbrennungszyklus berechnet werden, für vier Zylinder bis zu und einschließlich dem gegenwärtigen Zylinder, und das Ergebnis wird als die Regelgröße y(k) definiert. Diese Methode reduziert den Effekt des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines spezifischen Zylinders.
  • Das Programm geht dann zu S104, wo, wie unten in 7 gezeigt, der Adaptationsmechanismus die Reglerparameter θ ^ (k) aus der gerade berechneten Regelgröße y(k) usw. gemäß Gleichung 1–3 berechnet, und das Ergebnis zu dem STR-Regler sendet .
  • Das Programm rückt als nächstes zu S106 vor, wo der Mittelwert, z.B. das einfache Mittel, der Werte der Reglerparameter θ ^, die in den vier Regelzyklen bis zu und einschließlich dem gegenwärtigen Regelzyklus berechnet sind (das einfache Mittel von θ ^ (k), θ ^ (k–1), θ ^ (k–2) und θ ^ (k–3) während eines Verbrennungszyklus) als AVE-θ ^ (k) berechnet wird. Anders gesagt wird der Mittelwert der Werte der Reglerparameter θ ^ für vier (Kraftstoffdosierungs)-Regelzyklen (= 4 OTs = ein Verbrennungszyklus) entsprechend vier Zylindern, auf der Ausgangsseite, nicht auf der Eingangsseite, des Adaptationsmechanismus berechnet und in den STR-Regler eingegeben. Hier wird der Regelzyklus in der gleichen Bedeutung wie der vorgeschriebene Kurbelwinkel (z.B. OT) benutzt, da die Kraftstoffdosierung mit demselben Kurbelwinkel wie dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel geregelt wird.
  • Diese Methode erreicht auch die gewünschte Reduktion der Wirkung des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des spezifischen Zylinders durch Eingabe des Mittelwerts von θ ^ für vier Zylinder in den STR-Regler. Da θ ^, wie in Gleichung 1–3 ausgedrückt, als ein Vektor berechnet wird, kann der Mittelwert AVE-θ ^ erhalten werden, indem man die Mittelwerte der jeweiligen Vektorelemente berechnet, d.h. r1, r2, r3 und b0. Die in S106 verwendete Gleichung bedeutet diese Berechnung. Sie kann alternativ durchgeführt werden durch Berechnung des Mittelwerts eines Elements wie etwa b0 und Multiplizieren der anderen Elemente mit dem berechneten Mittelwert.
  • Das Programm geht zu S108 weiter, wo der STR-Regler den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR aus dem Eingabewert gemäß Gleichung 6 berechnet, und zu S110, der den Mittelwert berechnet, z.B. das einfache Mittel AVE-KSTR(k) der Werte des Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR, der in den vier Regelzyklen bis zu und einschließlich dem gegenwärtigen Regelzyklus berechnet wird (dem einfachen Mittel von KSTR(k), KSTR(k–1), KSTR(k–2) und KSTR(k–3) während eines Verbrennungszyklus). Anders gesagt, die gewünschte Reduktion der Wirkung des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines spezifischen Zylinders kann erreicht werden, indem man das Mittel der Werte von KSTR für vier Regelzyklen (einen Verbrennungszyklus) entsprechend vier Zylindern berechnet, nicht seitens des Adaptationsmechanismus, sondern in Bezug auf den STR-Regler, der KSTR(k) ausgibt, welches den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten des Kraftstoffeinspritzbestimmungssystems darstellt.
  • Wenn sich andererseits in S100 herausstellt, dass die Maschine in dem vorbeschriebenen Betriebsbereich ist, geht das Programm zu S112, in dem y(k) berechnet wird, wo nämlich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT(k), das für den betreffenden Zylinder in S24 des Flussdiagramms von 3 in dem gegenwärtigen Regelzyklus berechnet ist, ohne Modifikation als die Regelgröße (Regelstreckenausgabe) verwendet wird. Das Programm geht dann zu S114, wo Reglerparameter θ ^ (k) berechnet werden, und zu S116, wo der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k) berechnet wird.
  • Da der Mittelwert der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse für alle Zylinder daher in den Adaptationsmechanismus als die Regelgröße y(k) eingegeben wird, wird der STR-Regler durch das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines spezifischen Zylinders (z.B. des ersten Zylinders) nicht stark beeinflusst. Auch da, im Hinblick auf die Ausgabe des STR-Reglers, der Signalvektor Zeta, der in den Adaptationsmechanismus eingegeben wird, unter Verwendung der Ausgaben von KSTR für vier Regelzyklen his zu und einschließlich dem jüngsten Wert u(k) (= KSTR(k)) berechnet wird, wird der Effekt des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines spezifischen Zylinders noch weiter reduziert.
  • Da ferner das Mittel der Werte von θ ^ für vier Regelzyklen (einen Verbrennungszyklus) entsprechend vier Zylinder nicht in Bezug auf die Eingangsseite des Adaptationsmechanismus berechnet wird, sondern in Bezug auf die Reglerparameter θ ^ (k) an deren Ausgangsseite, und das Ergebnis in den STR-Regler eingegeben wird, kann, infolge dieser Glättung, die gewünschte Reduktion im Effekt des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines spezifischen Zylinders erreicht werden. Da zusätzlich das Mittel der Werte von KSTR für vier Regelzyklen (einem Verbrennungszyklus) nicht in Bezug auf die Seite des Adaptationsmechanismus berechnet wird, sondern in Bezug auf den STR-Regler, der den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) des Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungssystems ausgibt, kann der Effekt des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in ähnlicher Weise reduziert werden.
  • Da andererseits S100 unterscheidet, ob die Maschine in einem vorgeschriebenen Betriebsbereich ist oder nicht, und die Mittelwerte nicht berechnet werden, wenn das Ergebnis JA ist, entsteht kein Problem. Insbesondere kann die Reaktionsverzögerung des LAF-Sensors bei niederer Maschinendrehzahl ignoriert werden, da der Regelzyklus lang ist. Ferner tritt ein Phänomen auf, das zu einer Änderung der Totzeit des Regelsystems führt, und zwar wegen einer Phasenverschiebung zwischen dem erfassten Wert KACT(k) und dem Mittelwert KACTAVE, wie in 11 gezeigt. Wenn die adaptive Regelung unter Verwendung des Mittelwerts KACTAVE(k) durchgeführt wird, dessen Phase verschoben ist, könnten Regelschwingungen und andere ungewünschte Effekte auftreten. Die Glättung oder Mittelwertbildung wird daher während des Leerlaufs und anderer Niederdrehzahlbedingungen der Maschine unterbrochen, wenn diese Effekte vorhanden sind.
  • Bei dem Vorangehenden wird der Mittelwert AVE-θ ^ (k) der Regelparameter θ ^ nicht benutzt, um das durch Gleichung 4 angegebene Schätz/Identifikationsfehlersignal e* zu berechnen. Da das Schätz/Identifikationsfehlersignal e* eine Funktion zur Auswertung der Fehlerhöhe zwischen dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, kann der Fehler ungenau werden, wenn das in der vorangehenden Weise berechnete AVE-θ ^ (k) bei der Berechnung von Gleichung 4 benutzt wird. Es ist daher vorteilhaft, einen Betriebsbereich einzurichten, in dem AVE-θ ^ (k) nur bei der Berechnung von Gleichung 2–3 benutzt wird, und nicht bei der Berechnung von Gleichung 4 benutzt wird.
  • Während in dem Vorangehenden verschiedene Mittelwerte, d.h. die Mittelwerte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, θ ^ (k) und KSTR(k) gemeinsam benutzt werden, ist es natürlich möglich, nur einen oder ein geeignetes Paar von diesen zu verwenden. Wenn darüber hinaus, bei Maschinenstart oder Wiederaufnahme der Berechnung in dem STR-Regler, keine vergangenen Werte zur Berechnung der Mittelwerte zur Verfugung stehen, ist es natürlich möglich, geeignete vorgeschriebene Werte zu verwenden.
  • Nun wird die in S32 des Flussdiagramms von 6 gezeigte Auswahl des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten erläutert.
  • Die Subroutine für diesen Betrieb ist durch das Flussdiagramm von 12 gezeigt.
  • Die Subroutine beginnt bei S200, wo überprüft wird, ob der Maschinenbetriebszustand in dem Betriebsbereich des adaptiven Regelsystems ist. Bereiche, in denen die Verbrennung unstabil ist, wie etwa dann, wenn die Kühlmitteltemperatur extrem niedrig ist, sind so definiert, dass sie aus dem Betriebsbereich herausfallen, da sie keine genaue Erfassung/Berechnung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KACT(k) erlauben. Wenn das Ergebnis in S200 NEIN ist, geht das Programm zu S210, wo die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) unter Verwendung des durch die PID-Regelvorschrift berechneten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KLAF(k) berechnet wird. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S202, wo die Stabilität des adaptiven Reglers unter Verwendung der Elemente der Reglerparameter θ ^ überprüft wird.
  • Die Übertragungscharakteristik des durch den STR-Regler berechneten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) wird speziell gemäß Gleichung 13 ausgedrückt. KSTR(z–1) = {KCMD(z–1) – s0KACT(z–1) – (r1z–1 + r2z–2 + r3z–3) × KSTR(z–1)}/b0 Gl. 13
  • Unter der Annahme, dass die Kraftstoffanhaftungskorrektur richtig ist und dass in dem Kraftstoffeinspritzmengenbestimmungssystem keine Störung vorliegt, ist die Übertragungscharakteristik zwischen KSTR(k) und KACT(k) KACT(z–1) = z–3KSTR(z–1) Gl. 14
  • Die Übertragungsfunktion zwischen dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) und KCMD(k) ist
    Figure 00350001
  • Da b0 hier eine skalare Größe ist, welche den Verstärkungsfaktor bestimmt, und daher nicht null oder negativ sein kann, ist die Nennerfunktion f(z) = b0Z3 + r1z2 + r2z + r3 + s0 der Übertragungsfunktion von Gleichung 15 eine der in 13 gezeigten Funktionen. Es wird daher eine Prüfung durchgeführt, ob die reelle Wurzel innerhalb des Einheitskreises liegt. Wenn sich, wie insbesondere in 14 gezeigt, herausstellt, dass f(–1) < 0 oder f(1) > 0, bedeutet dies, dass die reale Wurzel in diesem Einheitskreis liegt, woraus leicht festgestellt werden kann, ob das System stabil ist oder nicht.
  • Das Programm geht dann zu S204, wo überprüft wird, ob das adaptive Regelsystem unstabil ist. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S206, wo die Regelparameter θ ^ auf ihren Anfangswert zurückgesetzt werden. Dies stellt die Systemstabilität wieder her. Das Programm geht als nächstes zu S208, wo die Verstärkungsfaktormatrix Γ korrigiert wird. Da die Verstärkungsfaktormatrix Γ die Veränderungsrate oder Geschwindigkeit (Konvergenz des Adaptationsmechanismus) bestimmt, erfolgt diese Korrektur so, dass die Konvergenzrate verlangsamt wird. Hier werden die Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ durch kleine Werte ersetzt. Auch dies gestattet eine Wiederherstellung der Systemstabilität. Das Programm geht dann zu S210, wo die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) berechnet wird, wobei als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient der durch die PID-Regelvorschrift bestimmte Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF(k) angewendet wird. Insbesondere wird, wie gezeigt, die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) erhalten, indem das Additionsglied TTOTAL zu dem Produkt von KLAF(k) und der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) addiert wird.
  • Wenn sich in S204 herausstellt, dass das adaptive Regelsystem nicht unstabil ist, geht das Programm zu S212, wo, wie gezeigt, die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) berechnet wird, indem als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient der durch die adaptive Regelvorschrift berechnete Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR(k) angewendet wird. Falls verfügbar, wird natürlich der in S110 des Flussdiagramms von 10 berechnete Mittelwert der Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR in dieser Berechnung verwendet.
  • Die Ausgabe u(k) des Umschaltmechanismus 400 im Blockdiagramm von 7 wird in den STR-Regler und den Adaptationsmechanismus eingegeben. Dies dient dazu, die Berechnung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR unter Verwendung der adaptiven Regelvorschrift während solchen Perioden zu ermöglichen, wenn der PID-Korrekturkoeffizient KLAF ausgewählt wird.
  • Infolge der oben genannten Konfiguration ermöglicht es diese Ausführungsform, die Anzahl von Reglerparameterelementen auf 5 zu reduzieren, ungeachtet davon, dass der Adaptationsmechanismus bei jedem OT arbeitet. Da daher die zu berechnende Verstärkungsfaktormatrix Γ auf eine 5 × 5 Matrix reduziert ist, fällt die Bearbeitungslast auf ein Niveau, das es einem bordeigenen Computer üblicher Leistung gestattet, die Berechnung innerhalb eines OTs abzuschließen. Da darüber hinaus auch der STR-Regler den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR bei jedem OT berechnet, ist das System in der Lage, auf Änderungen in dem Maschinenbetriebszustand mit sehr hoher Effizienz zu reagieren, unter Verwendung von jeden OT aktualisierten Werten von KSTR. Zusätzlich wird, infolge der merklichen Reduktion der Totzeit, eine Verbesserung des Regelverhaltens realisiert.
  • Obwohl, vom Standpunkt der einzelnen Zylinder aus betrachtet, die Tatsache, dass die Regelgröße einmal jeden Verbrennungszyklus d.h. einmal alle 4 OTs in einer Vierzylindermaschine, in den Adaptationsmechanismus eingegeben wird, bedeutet, dass der adaptive Regler durch den Verbrennungszustand des einzelnen spezifischen Zylinders stark beeinflusst wird, entsteht in dieser Ausführungsform kein Problem darin, dass sich der Verbrennungszustand nur des spezifischen Zylinders stark widerspiegelt, weil der Mittelwert der erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse (Regelgrößen) für alle Zylinder, die in dem Verbrennungszyklus eingeschlossen sind, berechnet und in den Adaptationsmechanismus eingegeben wird, der Mittelwert der Regelparameter (Vektoren) θ ^ berechnet und angewendet wird und/oder der Mittelwert der von dem STR-Regler ausgegebenen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR gemittelt und verwendet wird.
  • In dem Fall, wo der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR auf der Basis der Regelgröße nur eines spezifischen Zylinders berechnet wird, entsteht darüber hinaus das Problem, dass dann, wenn z.B. das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines spezifischen Zylinders, wie etwa des ersten Zylinders, fett ist, während jene der restlichen Zylinder mager sind, der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR so bestimmt wird, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in der mageren Richtung korrigiert und die mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der restlichen Zylinder zu verschlechtern. Jedoch tritt dieses Problem in dieser Ausführungsform nicht auf, weil der Mittelwert für alle Zylinder verwendet wird.
  • Eine weitere Vereinfachung kann, wie in 15 gezeigt, erreicht werden, indem die Reglerparameter θ ^ auch synchron mit dem Verbrennungszyklus eines spezifischen Zylinders berechnet werden, anstelle jeden OT, und indem der gleiche Wert von θ ^ während der gleichen Anzahl von Zyklen wie den Zylindern verwendet wird. Dies ist eine effektive Methode, mit der Abnahme der verfügbaren Rechenzeit mit zunehmender Maschinendrehzahl zu recht zu kommen. Da die Varianz unter den Reglerparametern (Vektoren) θ ^, die für die einzelnen Zylinder erforderlich ist, bei hoher Maschinendrehzahl klein wird, wird das Regelverhalten auch dann nicht schlechter, wenn der Reglerparameter θ ^ für einen spezifischen Zylinder für alle Zylinder verwendet wird. Es wird daher möglich, die Rechenzeit ohne Verlust der Regelleistung zu verkürzen. Eine noch weitere Abwandlung wird möglich, wie in 31 gezeigt, die in einer späteren Ausführungsform angewendet wird, indem sowohl der Adaptationsmechanismus als auch der Regler alle 4 OTs arbeiten.
  • 16 zeigt eine zweite Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung, insbesondere das Flussdiagramm in Bezug auf die Bestimmung der Verstärkungsfaktormatrix Γ, die zur Berechnung des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR verwendet wird.
  • Wie es aus den Gleichungen 1 bis 6 klar verständlich ist, auf die früher Bezug genommen wird, ist die Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) erforderlich, um den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR zu berechnen. Diese zweite Ausführungsform bezieht sich auf den Fall, wo in Gleichung 3 Lambda 1 = 1, Lambda 2 = 0, wo nämlich der Algorithmus mit konstantem Verstärkungsfaktor verwendet wird, und zielt darauf, die Rechenzeit zu reduzieren und die Bestimmung leichter zu machen, indem alle nicht diagonalen Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ als 0 definiert werden.
  • Die Erläuterung wird erleichtert, indem als ein Beispiel die Berechnung der internen Variablen Zeta (k–d) betrachtet wird. In der ersten Ausführungsform, welche eine 5 × 5 Verstärkungsfaktormatrix verwendet, wird die Berechnung nach Art von Gleichung 16 durchgeführt und erfordert 25 Multiplikationen und 20 Additionen.
  • Figure 00390001
  • Da Gleichung 17 gilt, wenn alle nicht diagonalen Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ auf 0 gesetzt sind, kann die Anzahl der Multiplikationen in der Berechnung auf fünf reduziert werden.
  • Figure 00390002
  • Indem man ferner all nicht diagonalen Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ auf 0 setzt, wird die Berechnung der Reglerparameter θ ^(k) so, wie in Gleichung 18 gezeigt.
  • Figure 00400001
  • Als Ergebnis sind die Matrixelemente g11, g22, g33, g44 und g55 Werte, die nur einer Änderungsrate Zeta (k) der Elemente der Reglerparameter θ ^ (k) entsprechen, und können unabhängig gesetzt werden. Wenn die nicht diagonalen Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ nicht 0 sind, dann würde, wie aus Gleichung 16 und Gleichung 18 ersichtlich, die Berechnung der Reglerparameter θ ^ (k) so wie in Gleichung 19 gezeigt, wobei es nämlich unnötig würde, fünf Variablen entsprechend allen Elementen von Zeta (k–d) zu berücksichtigen, um die Änderungsrate eines Elements von θ ^ (k) zu bestimmen, was das Setzen schwierig macht. Das Setzen aller nicht diagonalen Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ auf 0 verkürzt die Rechenzeit und erleichtert das Setzen.
  • Figure 00410001
  • Von den Erfindern durchgeführte Tests haben ergeben, dass das Setzen einiger der fünf Elemente von g11–g55 in der Γ-Matrix auf denselben Wert geeignete Änderungsraten unter den Elementen der Reglerparameter θ ^ (k) ergibt und als solche des Regelverhalten optimiert. Hierdurch ist gemeint, dass etwa g11 = g22 = g33 = g44 = g gesetzt wird. Dies macht es möglich, die Anzahl der zu setzenden Elemente auf zwei zu reduzieren, g und g55, wodurch die Anzahl der Setzschritte gesenkt werden kann und die Berechnung von z.B. ZetaT (k–d) oder Γ Zeta (k–d) der internen Variablen so wird, wie durch Gleichung 20 gezeigt, sodass es 12 Multiplikationen gibt.
  • Figure 00410002
  • Wenn demgegenüber g11–g44 verschiedene Werte haben, wird die Berechnung so wie in Gleichung 21 gezeigt, und die Anzahl der Multiplikationen steigt auf 15. ζT(k–d)Γζ(k–d) = g11u(k–d)2 + ... + g55y(k–d)2 Gl. 21
  • Somit kann durch Setzen einiger von g11–g55 auf den gleichen Wert die Anzahl der zu setzenden Elemente gesenkt werden und kann die Rechenzeit verkürzt werden. Da ferner geeignete Änderungsraten unter den Elementen der Reglerparameter θ ^ (k) aufgestellt werden können, wird eine exzellente Zuverlässigkeit erhalten. Der Effekt ist natürlich am stärksten ausgeprägt, wenn g11 = g22 = g33 = g44 = g55.
  • Ferner kann im Falle eines Betriebsbereichs, indem die Regelstreckenausgabe z.B. aufgrund unstabiler Verbrennung unstabil ist, eine Regelschwingung von s0(k) und dgl. kann reduziert werden, indem man g55 klein macht. Das Setzen der nicht diagonalen Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ auf 0 erzeugt somit einen beträchtlichen Vorteil im Hinblick auf die Leichtigkeit des Setzens der Regelcharakteristiken. Zusätzlich kann ein optimales Regelverhalten für die Maschine konstant erhalten werden, indem die beste Verstärkungsfaktormatrix Γ für den Betriebsbereich ausgewählt wird.
  • Hierfür werden g11–g55 in dem RAM 74 der Steuer/Regeleinheit 34 entsprechend unterschiedlichen Betriebsbedingungen gespeichert, und auch entsprechend unterschiedlichen Betriebsbedingungen anderer Maschinensteuervorrichtungen wie etwa des Tankentlüftungsmechanismus und des Abgasrückführungsmechanismus. Die Werte von g11–g55 können alle die gleichen sein, sie können teilweise die gleichen sein oder sie können alle unterschiedlich sein. Wenn die Kapazität des RAM 74 ausreichend groß ist und/oder genügend Rechenzeit zur Verfügung steht, können auch Werte der nicht diagonalen Elemente bei der Berechnung benutzt werden.
  • Basierend auf dem Vorangehenden wird nun die zweite Ausführungsform des Systems gemäß dieser Erfindung in Bezug auf das Flussdiagramm von 16 erläutert.
  • Die Subroutine beginnt bei S300, wo die Maschinendrehzahl Ne, der Krümmerdruck Pb und andere Maschinenbetriebsparameter eingelesen werden, zusammen mit den Betriebszuständen des Abgasruckführmechanismus und/oder des Tankentlüftungsmechanismus. Das Programm geht dann zu S302, wo überprüft wird, ob die Maschine leer läuft, und wenn das Ergebnis JA ist, zu S304, wo ein Γ-Kennfeld für Leerlauf nachgesehen wird. Wenn sich in S302 herausstellt, dass der Maschinenbetriebszustand nicht der Leerlaufbereich ist, geht das Programm zu S306, wo überprüft wird, ob der variable Ventilsteuermechanismus mit der Hi-Ventilsteuercharakteristik arbeitet. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S308, wo ein Γ-Kennfeld für eine Hi-Ventilsteuerzeit nachgesehen wird. Wenn das Ergebnis NEIN ist, geht das Programm zu S310, wo ein Γ-Kennfeld für eine Lo-Ventilsteuerzeit nachgesehen wird.
  • 17 zeigt die Charakteristik des Γ-Kennfelds für eine niedrige Ventilsteuerzeit. Wie gezeigt, werden die Matrixelemente g11–g55 unter Verwendung der Maschinendrehzahl Ne und dem Krümmerdruck Pb als Adressdaten abgefragt. Das Γ-Kennfeld für eine Hi-Ventilsteuerzeit hat eine ähnliche Charakteristik. Da darüber hinaus der Wert der Verstärkungsfaktormatrix Γ aus diesem Kennfeld unter Verwendung des Krümmerdrucks Pb abgefragt wird, der ein Index der Maschinenlast ist, kann die optimale Verstärkungsfaktormatrix Γ auch während einer Verzögerung und anderen Betriebszuständen, die eine schnelle Laständerung beinhalten, sichergestellt werden.
  • Das Programm geht als nächstes zu S312, wo überprüft wird, ob der EGR (Abgasrückführungs)-Mechanismus in Betrieb ist, und wenn das Ergebnis JA ist, zu S314, wo die Verstärkungsfaktormatrix Γ entsprechend einem Kraftstoffkorrekturkoeffizienten KEGRN zur Korrektur der Abgasrückführungs(EGR)-Rate korrigiert wird. Insbesondere wird ein Korrekturkoeffizient KΓEGR aus einer Tabelle abgefragt, welche die in 18 gezeigte Charakteristik hat, unter Verwendung des Kraftstoffkorrekturkoeffizienten KEGRN zur Korrektur der Abgasrückführungsrate als Adressdaten, und die Verstärkungsfaktormatrix Γ wird korrigiert, indem sie mit dem abgefragten Korrekturkoeffizient KΓEGR multipliziert wird. Die Verstärkungsfaktormatrix wird gemäß dem Kraftstoffkorrekturkoeffizienten KEGRN zur Korrektur nach der Abgasrückführungsrate korrigiert, da eine Störung stärker wird, wenn der Kraftstoffkorrekturkoeffizient KEGRN zur Korrektur nach der Abgasrückführungsrate mit zunehmender Abgasrückführungsmenge abnimmt. Um die Stabilität des adaptiven Regelsystems zu verbessern, wird daher der Korrekturkoeffizient KΓEGR wie gezeigt so eingerichtet, dass die Verstärkungsfaktormatrix Γ reduziert wird, wenn der Kraftstoffkorrekturkoeffizient KEGRN zur Korrektur nach der Abgasrückführungsrate abnimmt.
  • Der Kraftstoffkorrekturkoeffizient KEGRN ist ein Multiplikationskoeffizient zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge und ist auf einen Wert wie etwa 0,9 gesetzt. Da jedoch diese Erfindung nicht in der Bestimmung der Abgasrückführungsrate beruht, wird diese Bestimmung hier nicht weiter diskutiert, außer als zu sagen, dass eine detailliertere Beschreibung der Abgasrückführungsratenbestimmung z.B. in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6(1994)-294,014 des Anmelders gefunden werden kann (die in den Vereinigten Staaten am 13. April 1995 unter der Nummer 08/421,181 eingereicht wurde).
  • Das Programm geht dann zu S316, wo überprüft wird, ob der Tankentlüftungsmechanismus in Betrieb ist, und wenn das Ergebnis JA ist, zu S318, wo die Verstärkungsfaktormatrix Γ nach der Spülmasse korrigiert wird. Insbesondere wird ein Korrekturkoeffizient KΓPUG aus einer Tabelle abgefragt, welche die in 19 gezeigte Charakteristik hat, unter Verwendung der Spülmasse KPUG als Adressdaten, und die Verstärkungsfaktormatrix Γ wird korrigiert, indem sie mit dem abgefragten Korrekturkoeffizienten KΓPUG multipliziert wird. Da die Störung zunimmt, wenn die Spülmasse KPUG zunimmt, ist der Korrekturkoeffizient KΓPUG wie gezeigt so eingerichtet, dass er zunimmt, wenn die Spülmasse KPUG zunimmt. Da die Bestimmung der Spülmasse z.B. in der früheren offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6(1994)-101,522 des Anmelders erläutert ist, wird sie hier nicht weiter diskutiert.
  • Das Programm geht als nächstes zu S320, wo die Verstärkungsfaktormatrix Γ nach dem erfassten Atmosphärendruck Pa korrigiert wird. Insbesondere wird ein Korrekturkoeffizient KΓPA aus einer Tabelle abgefragt, welche die in 20 gezeigte Charakteristik hat, unter Verwendung des erfassten Atmosphärendrucks Pa als Adressdaten, und die Verstärkungsfaktormatrix Γ wird korrigiert, indem sie mit dem abgefragten Korrekturkoeffizienten KΓPA multipliziert wird. Die Verstärkungsfaktormatrix Γ wird nach dem erfassten Atmosphärendruck Pa korrigiert, weil eine Störung in Bezug auf den bei Normaldruck gesetzten Datensatz stärker wird, wenn der erfasste Atmosphärendruck Pa abnimmt, da nämlich der Ladegrad mit zunehmender Höhenlage des Maschinenbetriebsorts abnimmt. Um die Stabilität des adaptiven Regelsystems zu verbessern, wird daher die Verstärkungsfaktormatrix Γ mit abnehmenden erfassten Atmosphärendruck Pa reduziert.
  • Das Programm geht dann zu S322, wo die Verstärkungsfaktormatrix Γ nach der erfassten Maschinenkühlmitteltemperatur Tw korrigiert wird. Insbesondere wird ein Korrekturkoeffizient KΓTW aus einer Tabelle abgefragt, welche die in 21 gezeigte Charakteristik hat, unter Verwendung der erfassten Maschinenkühlmitteltemperatur Tw als Adressdaten, und die Verstärkungsfaktormatrix Γ wird korrigiert, indem sie mit dem abgefragten Korrekturkoeffizient KΓTW multipliziert wird. Die Verstärkungsfaktormatrix wird nach der erfassten Maschinenkühlmitteltemperatur Tw korrigiert, weil, wie gezeigt, die Störung in dem Korrekturkoeffizienten KΓTW in Bezug auf die bei Normaltemperatur gesetzten Daten stärker wird, wenn die Verbrennung wegen hoher oder niedriger erfasster Maschinenkühlmitteltemperatur Tw unstabil wird. Um die Stabilität des adaptiven Regelsystems zu verbessern, wird daher die Verstärkungsfaktormatrix Γ bei hohen und niedrigen Maschinenkühlmitteltemperaturen reduziert.
  • In der vorangehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird die Verstärkungsfaktormatrix Γ, welche die Änderung (die Konvergenz)-Rate der Reglerparameter θ ^ bestimmt, als für die Maschinenbetriebszustände geeignet bestimmt. Sie ist daher in der Lage, eine stabile Reglerparameteränderungsrate sicherzustellen und hierdurch das Regelverhalten zu verbessern.
  • Obwohl die zweite Ausführungsform die Verstärkungsfaktormatrix Γ mit dem konstanten Verstärkungsfaktor bestimmt, ist es auch möglich, einen Algorithmus mit variablem Verstärkungsfaktor zu verwenden. In diesem Fall können die Anfangswerte der Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ nach dem Maschinenbetriebszustand in der vorangehenden Weise eingestellt werden und können dann auf vorgeschriebene Werte bestimmt werden, wenn sich der Maschinenbetriebszustand ändert.
  • Obwohl die zweite Ausführungsform auf der Basis des Algorithmus mit konstantem Verstärkungsfaktor erläutert wurde, ist es in einem Fall, wo die Berechnung der Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) auf der Basis einer anderen Vorschrift als dem Algorithmus mit konstantem Verstärkungsfaktor durchgeführt wird, wie etwa dem durch Gleichung 3 gezeigten Algorithmus mit variablem Verstärkungsfaktor, natürlich auch möglich, das Bearbeitungsvolumen zu reduzieren und das Setzen oder die Bestimmung, die in der zweiten Ausführungsform angegeben sind, zu erleichtern, indem die nicht diagonalen Elemente der Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) nicht berechnet werden, d.h. indem sie auf 0 fixiert werden.
  • 22 ist ein Flussdiagramm, das eine dritte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung zeigt.
  • In den ersten und zweiten Ausführungsformen wurde die Verstärkungsfaktormatrix Γ bei konstantem Verstärkungsfaktor berechnet. Im Gegensatz hierzu wird sie in der dritten Ausführungsform unter Verwendung eines anderen Algorithmus als dem Algorithmus mit konstantem Verstärkungsfaktor berechnet. Wenn in diesem Fall die berechneten Werte in einem Speicher entsprechend dem Maschinenbetriebszustand gespeichert werden, wenn das Verhalten des Regelergebnisses unter Verwendung der Reglerparameter (die Regelstreckenausgabe, insbesondere das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT) gut ist, dann ist der Bedarf nach der Wiederberechnung der Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) in dem betreffenden Bereich aufgehoben, kann die optimale Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) in dem Bereich konstant verwendet werden und wird des Regelverhalten verbessert. Das in diesem Fall gespeicherte Γ(k) kann ein bearbeiteter Wert sein, wie etwa der Mittelwert über 4 OTs. Die Verstärkungsfaktormatrix Γ wird aus dem Algorithmus mit konstantem Verstärkungsfaktor berechnet, wenn festgestellt wird, dass das Regelstreckenausgabeverhalten nicht gut ist. In diesem Fall startet die Verstärkungsfaktormatrix Γ(k–1) mit den Anfangswerten, die für den betreffenden Betriebsbereich gespeichert sind.
  • Auf der Basis des Vorangehenden wird nun eine Erläuterung in Bezug auf 22 angegeben, welche die Vorgänge zeigt, die in der dritten Ausführungsform während der Kennfeldabfrage der Verstärkungsfaktormatrix Γ in S308, S310, S304 usw. des Flussdiagramms von 16 durchgeführt werden.
  • Die Subroutine startet bei S400, wo, wie in der zweiten Ausführungsform, ein Γ- Kennfeld nachgesehen wird, ähnlich der zweiten Ausführungsform, unter Verwendung der Maschinendrehzahl Ne und dem Krümmerdruck Pb als Adressdaten. Das Programm geht dann zu S402 weiter, wo durch eine geeignete Methode unterschieden wird, ob das Verhalten des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KACT, der Regelstreckenausgabe, richtig ist, und wenn das Ergebnis NEIN ist, zu S404, wo die Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) berechnet wird, und zu S406, wo die berechnete Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) in einem vorgeschriebenen Bereich des Kennfelds gespeichert wird, aus dem die Abfrage durchgeführt wurde. Wenn das Ergebnis in S402 JA ist, geht das Programm direkt zu S406 weiter. Die Unterscheidung in S402, ob das Verhalten des erfassten Werts KACT richtig ist oder nicht, wird z.B. durch Bewertung durchgeführt, dass es gut ist, wenn der erfasste Wert KACT innerhalb plus oder minus eines vorgeschriebenen Werts des Sollwerts KCMD über eine Periode von 10 OTs liegt.
  • Infolge der oben genannten Konfiguration macht es die dritte Ausführungsform möglich, das Bearbeitungsvolumen zu reduzieren, da die Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) nicht gemäß Gleichung 3 berechnet werden braucht, sondern durch einfache Kennfeldabfrage erhalten werden kann, wenn das Verhalten des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KACT richtig ist. Wenn darüber hinaus das Verhalten des erfassten Werts KACT nicht richtig ist, wird die optimale Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) neu berechnet und gelernt. Weil dies ermöglicht, die optimale Verstärkungsfaktormatrix Γ(k) für jeden Betriebsbereich der Brennkraftmaschine zu erlernen, ist das System in der Lage, mit der Alterung der Brennkraftmaschine zurechtzukommen. Da das Verhalten des erfassten Werts KACT(k) daher konstant richtig beibehalten werden kann, wird des Regelverhalten verbessert.
  • 23 ist ein Flussdiagramm, das eine vierte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung zeigt.
  • In der vierten Ausführungsform ist eine Blindzone in der Charakteristik des erfassten Werts KACT eingerichtet, um zu verhindern, dass das adaptive Regelsystem unstabil wird. Da der STR-Regler dahingehend arbeitet, den erfassten Wert KACT auf den Sollwert KCMD zu bringen, folgt daraus, dass sich die Reglerparameter kaum ändern, wenn der in den STR-Regler eingegebene erfasste Wert KACT gleich dem Sollwert KCMD ist. Um daher eine unnötige Überkorrektur durch das adaptive Regelsystem in Antwort auf leichte Veränderungen des erfassten Werts KACT aufgrund von Sensorrauschen und anderer leichter Störungen zu verhindern, ist die Charakteristik des erfassten Werts KACT mit einer Blindzone in der Nähe des Sollwerts KCMD versehen, wie in 24 gezeigt. Insbesondere wird der erfasste Wert KACT zwischen einem vorgeschriebenen unteren Grenzwert KCMD-β und einem vorgeschriebenen oberen Grenzwert KCMD+α konstant gemacht.
  • Die Subroutine des Flussdiagramms von 23 startet bei S500, wo der erfasste Wert KACT mit dem vorgeschriebenen unteren Grenzwert KCMD-β verglichen wird, und wenn er gleich oder größer als dieser Wert ist, geht das Programm zu S502, wo der erfasste Wert KACT mit dem vorgeschriebenen oberen Grenzwert KCMD+α verglichen wird. Wenn S502 feststellt, dass das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich oder kleiner als der vorgeschriebene Wert KCMD+α ist, geht das Programm zu S504, wo der erfasste Wert KACT auf einen vorgeschriebenen Wert gesetzt wird, z.B. auf den Sollwert KCMD. Wenn S500 feststellt, dass der erfasste Wert KACT kleiner als der untere Grenzwert KCMD-β ist, oder wenn S502 feststellt, dass der erfasste Wert KACT größer als der vorgeschriebene obere Grenzwert KCMD+α ist, wird die Subroutine sofort beendet. In diesen Fällen wird daher der erfasste Wert ohne Modifikation zu dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT. Die oben genannte Verarbeitung bietet die Charakteristik, dass das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT eine Blindzone in der Nähe des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KCMD hat, wie in 22 gezeigt.
  • Infolge der oben genannten Konfiguration der vierten Ausführungsform wird der STR-Regler durch etwaige leichte Fluktuationen, die z.B. in dem erfassten Wert KACT vorkommen, nicht beeinflusst, und kann daher stabil arbeiten. Daher kann ein gutes Regelergebnis erhalten werden. Obwohl in S504 der Sollwert KCMD auf das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesetzt wird, kann er statt dessen auch auf irgendeinen anderen Wert im Bereich zwischen KCMD-β und KCMD-α gesetzt werden.
  • 25 ist ein Flussdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung zeigt.
  • Wie die vierte Ausführungsform verhindert auch die fünfte Ausführungsform eine Destabilisierung des adaptiven Regelsystems, indem an dem Schätz/Identifikationsfehlersignal e* obere und untere Begrenzer eingerichtet werden, um die Reglerparameter zu stabilisieren.
  • Wie aus Gleichung 2 deutlich, kann die Änderungsrate der Reglerparameter θ ^ beschränkt werden, indem der Wert des Schätz/Identifikationsfehlersignals e*(k) innerhalb eines gegebenen Bereichs beschränkt wird. Diese Beschränkung verhindert, dass die Reglerparameter θ ^ ihren Optimalwert überschießen, und stabilisiert im Ergebnis den Betrieb des adaptiven Regelsystems und macht es möglich, gute Regelergebnisse zu erhalten.
  • Die Subroutine des Flussdiagramms von 25 startet bei S600, wo das berechnete Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k) mit einem oberen Grenzwert a verglichen wird (in 26 gezeigt). Wenn es größer ist als der obere Grenzwert a, geht das Programm zu S602 weiter, wo das Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k) auf einen vorgeschriebenen Wert gesetzt wird, z.B. den oberen Grenzwert a. Wenn sich andererseits in S600 herausstellt, dass das Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k) gleich oder kleiner als der obere Grenzwert a ist, geht das Programm zu S604, wo das berechnete Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k) mit einem unteren Grenzwert b verglichen wird (in 26 gezeigt). Wenn es kleiner ist als der untere Grenzwert b, geht das Programm zu S606, wo das Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k) auf einen vorgeschriebenen Wert gesetzt wird, z.B. den unteren Grenzwert b. Wenn sich in S604 herausstellt, dass das Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k) gleich oder größer als der untere Grenzwert b ist, wird die Subroutine sofort beendet. In diesem Fall wird daher der erfasste Wert ohne Modifikation zum Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k).
  • Infolge der oben genannten Konfiguration kann die fünfte Ausführungsform die Änderungsrate der Reglerparameter θ ^ begrenzen, indem sie den Wert des Schätz/Identifikationsfehlersignals e* innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs beschränkt. Da dies verhindert, dass die Reglerparameter θ ^ ihren Optimalwert überschießen, ermöglicht dies einen stabilen Betrieb des adaptiven Regelsystems, um hierdurch gute Regelergebnisse sicherzustellen.
  • Obwohl der Wert des Schätz/Identifikationsfehlersignals e*(k) in S602 oder S606 auf den oberen oder unteren Grenzwert gesetzt wird, kann er statt dessen auch auf einen geeigneten Wert zwischen den oberen und unteren Grenzen oder auf einen Wert in der Nähe der oberen und unteren Grenzwerte gesetzt werden.
  • 27 ist ein Flussdiagramm, das eine sechste Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung zeigt.
  • In dieser sechsten Ausführungsform wird die Änderungsrate des Schätz/Identifikationsfehlersignals e* in dem STR-Regler der ersten Ausführungsform stetig gemacht, und man erreicht ein verbessertes Regelverhalten, indem man die Konstante 1 in dem Nenner von Gleichung 4 zur Berechnung des Schätz/Identifikationsfehlersignals e*, der die Regelparameter θ ^ bestimmt, variabel macht.
  • Die sechste Ausführungsform betrifft die Technik zum Begrenzen des Änderungsbereichs von Zwischenwerten oder Variablen, die in der Berechnung des Adaptationsmechanismus verwendet werden. Insbesondere ist sie in der Technik so angeordnet, dass y(k) oder Zeta (k–d), die in den Adaptationsmechanismus einzugeben sind, mit einem von 1 abweichenden Koeffizienten multipliziert wird und dann in den Adaptationsmechanismus eingegeben wird. Diese Anordnung kann den Änderungsbereich der Werte oder Variablen beschränken, was die adaptive Regelung auf ein bordeigenen Computer niedrigen Niveaus ermöglicht. Da jedoch diese Technik in der Anmeldung offenbart ist, die vom Anmelder vorgeschlagen und in den Vereinigten Staaten eingereicht wurde (US S/N 08/151,859, eingereicht am 15. November 1993) (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. Hei 6(1994)-161,511), erfolgt keine weitere Erläuterung.
  • Die theoretische Gleichung zur Berechnung des Schätz/Identifikationsfehlersignals e*(k) ist so wie in Gleichung 4 gezeigt. Um somit den Änderungsbereich aus dem gerade erwähnten Grund zu begrenzen, wenn Zeta (k–d) und y(k) mit einem von 1 abweichenden Koeffizienten multipliziert werden, wie etwa 1/10 (nachfolgend als j bezeichnet) und in den Parameteradaptationsmechanismus eingegeben werden, wird der Nenner so, wie durch Gleichung 22 gezeigt (d.h. er wird fest, wenn die Verstärkungsfaktormatrix Γ(k–1) einen konstanten Verstärkungsfaktor hat).
  • Figure 00520001
  • Da der Koeffizient des rechten Glieds das Quadrat des Multiplikationskoeffizienten von Zeta (k–d), y(k), wird, ist dessen Wert (1/102 = 1/100 in diesem Beispiel) viel kleiner als das linke Glied (= 1), wenn der Multiplikationseffizient ein kleiner Bruchwert ist. Als Ergebnis verbleibt der Nenner des Schätz/Identifikationsfehlersignals e* in der Nähe von 1, ungeachtet davon, wie sich das rechte Glied ändert, sodass die Änderungsrate des Schätz/Identifikationsfehlersignals e(k) von jenem differiert, wo die Multiplikation mit dem Koeffizienten nicht durchgeführt wird. Dieses Problem kann überwunden werden, indem das linke Glied auf einen von 1 abweichenden Wert gesetzt wird. Als Faustregel kann die gleiche Änderungsrate wie vor der Multiplikation mit dem Koeffizienten j erhalten werden, indem man das linke Glied auf j2 setzt.
  • Da umgekehrt die Änderungsrate des Schätz/Identifikationsfehlersignals e*(k) proportional zur Änderung (Konvergenz)-Rate der Reglerparameter θ ^ (k) ist, d.h., da θ ^ (k) unter Verwendung von Gleichung 2 berechnet wird, kann die Änderungsrate der Reglerparameter θ ^ (k) variiert werden, indem man den linken Glied einen anderen Wert als j2 gibt. In Gleichung 23 zur Berechnung des Nenners des Schätz/Identifikationsfehlersignals e*(k) wird daher i als irgendein von 1 abweichender Wert definiert, d.h. i ≠ 1.
  • Figure 00530001
  • Hier ist j der Koeffizient, der mit den Eingaben des Adaptationsmechanismus zu multiplizieren ist, wie zuvor erwähnt, und i ist auch ein von 1 abweichender Koeffizient.
  • Die Subroutine des Flussdiagramms von 27 startet bei S700, der unterscheidet, ob die Änderungsrate (Konvergenz) der Reglerparameter θ ^ (k) durch das Schätz/Identifikationsfehlersignal e*(k) variabel gemacht werden soll. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S702, wo i auf einen von 1 abweichenden Wert gesetzt wird. Dies wird durch Abfrage des Werts von i aus einem Kennfeld erreicht, dessen Charakteristik in 28 gezeigt ist, unter Verwendung der Maschinendrehzahl Ne und des Krümmerdrucks Pb als Adressdaten. Wenn andererseits das Ergebnis in S700 NEIN ist, geht das Programm zu S704, wo i auf j2 gesetzt wird, sodass die Änderungsrate dieselbe bleibt wie vor der Multiplikation mit dem Koeffizienten j. In dem Kennfeld, das wie in 28 gezeigt, charakterisiert ist, wird der Wert von i auf der Basis des Werts von j2 gesetzt, wie etwa i = j2 × 0,5 oder i = j2 × 2.
  • Insbesondere wird j normalerweise auf einen Wert kleiner als 1 gesetzt. Wenn z.B. j = 1/10, dann i = j2 = 1/100, wenn das Ergebnis in S700 NEIN ist. Damit auf i = 1/100 zentrierte Werte auch dann erhalten werden, wenn das Ergebnis in S700 JA ist, werden daher die kartierten i-Werte in 28 z.B. zwischen 1/50 und 1/200 gesetzt. Die Änderungs-(Konvergenz)-Rate der Reglerparameter θ ^ ist für kleine Werte von i (wie etwa 1/200) hoch und ist für große Werte von i (wie etwa 1/50) niedrig. Insbesondere werden daher die Werte von i in 28 so kartiert, dass bei einer hohen Drehzahl, hohen Last der Wert von i groß ist (z.B. 1/50) und bei einer niedrigen Last klein ist (z.B. 1/200).
  • Da die sechste Ausführungsform so konfiguriert ist, dass das Schätz/Identifikationsfehlersignal e* variiert wird, dass die Reglerparameter θ ^ bestimmt, stellt sie eine gute Harmonie mit Koeffizienten der Eingaben sicher und macht die Änderungsrate der Reglerparameter θ ^ stetig, um hierdurch ein geeignetes Regelverhalten zu erreichen.
  • Angemerkt werden sollte hier, dass dann, wenn die Eingabe in den Adaptationsmechanismus nicht mit dem von 1 abweichenden Koeffizienten multipliziert wird, anders gesagt, wenn i = 1, es ausreicht, wenn i um 1 herum variiert wird.
  • Obwohl die sechste Ausführungsform auf der Basis des STR-Reglers der ersten Ausführungsform als einem Beispiel erläutert wurde, ist der adaptive Regler dieser Ausführungsform nicht auf die in der ersten Ausführungsform dargestellte beschränkt, sondern kann von irgendeiner Bauart sein, einschließlich der MRACS-Bauart, die auf der Basis der von I.D. Landau et al. vorgeschlagenen Adaptations- oder Identifikationsvorschrift (Algorithmus) arbeitet.
  • 29 ist ein Flussdiagramm, das eine siebte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung zeigt.
  • In der siebten Ausführungsform sind die Regel- oder Berechnungszyklen des Adaptationsmechanismus und des STR-Reglers der ersten Ausführungsform variabel gemacht und werden gemäß dem Maschinenbetriebszustand bestimmt, insbesondere der Maschinendrehzahl. Da eine Veränderung der Regelzyklen des Adaptationsmechanismus und des Reglers der adaptiven Reglervariablen gemäß dem Maschinenbetriebszustand die Rechenlast minimiert, wird es möglich, die adaptive Regelung auch unter solchen Maschinenbetriebszuständen durchzuführen, wenn wenig Rechenzeit zur Verfugung steht, wie etwa dann, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl läuft, und somit ein gutes Regelverhalten zu erreichen.
  • Die Subroutine des Flussdiagramms von 29 startet bei S800, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgeschriebenen Wert NeA1 verglichen wird. Wenn sich in S800 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne kleiner ist als der vorgeschriebene Wert NeA1, geht das Programm zu S802, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem zweiten vorgeschriebenen Wert Nec1 verglichen wird. Wenn sich in S802 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne kleiner ist als der zweite vorgeschriebene Wert Nec1, geht das Programm zu S804, wo der Regelzyklus des Adaptationsmechanismus (in 29 als "A" abgekürzt) und des STR-Reglers (als "C" abgekürzt) jeweils auf einmal pro OT gesetzt werden.
  • Die Operationen des Flussdiagramms von 29 sind in 30 erläutert. Wie aus 30 ersichtlich, sind NeA1 und Nec1 als relativ niedrige Maschinendrehzahlen definiert, wo reichlich Rechenzeit zur Verfugung steht. Wenn die Maschinendrehzahl gleich oder kleiner als Nec1 ist, arbeiten daher der Adaptationsmechanismus und der STR-Regler, wie in den 8 und 57 gezeigt, zur maximalen Regelgenauigkeit bei jedem OT.
  • Wenn sich in S802 des Flussdiagramms von 29 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne den vorgeschriebenen Wert Nec1 überschreitet, geht das Programm zu S806, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgeschriebenen Wert Nec2 verglichen wird, und geht, wenn sie kleiner ist als Nec2, zu S808, wo der Adaptationsmechanismus bei jedem OT betrieben wird und der STR-Regler alle 2 OTs betrieben wird. Wenn sich andererseits in S806 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert Nec2 ist, geht das Programm zu S810, wo der Adaptationsmechanismus bei jedem OT betrieben wird und der STR-Regler alle 4 OTs betrieben wird.
  • Wenn sich in S800 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert NeA1 ist, geht das Programm zu S812, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgeschriebenen Wert NeA2 verglichen wird, und geht, wenn sie kleiner als NeA2 ist, zu S814, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgeschriebenen Wert Nec3 verglichen wird, und geht, wenn die erfasste Maschinendrehzahl Ne kleiner als der vorgeschriebene Wert Nec3 ist, zu S816, wo der Adaptationsmechanismus alle 2 OTs betrieben wird und der STR-Regler bei jedem OT betrieben wird.
  • Wenn sich andererseits in S814 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert Nec3 ist, geht das Programm zu S818 weiter, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgeschriebenen Wert Nec4 verglichen wird und geht, wenn sie kleiner als Nec4 ist, zu S820, wo sowohl der Adaptationsmechanismus als auch der STR-Regler alle 2 OTs betrieben werden. Wenn sich in S818 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert Nec4 ist, geht das Programm zu S822, wo der Adaptationsmechanismus alle 2 OTs betrieben wird und der STR-Regler alle 4 OTs betrieben wird.
  • Wenn sich in S812 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert NeA2 ist, geht das Programm zu S824, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit dem vorgeschriebenen Wert NeA3 verglichen wird, und geht, wenn sie kleiner ist als NeA3, zu S826, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgeschriebenen Wert Nec5 verglichen wird. Wenn sich in S826 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne kleiner als der vorgeschriebene Wert Nec5 ist, geht das Programm zu S828, wo der Adaptationsmechanismus alle 4 OTs betrieben wird und der Regler bei jedem OT betrieben wird, wie in 15 gezeigt.
  • Wenn sich andererseits in S826 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert Nec5 ist, geht das Programm zu S830, wo die erfasste Maschinendrehzahl Ne mit einem vorgeschriebenen Wert Nec6 verglichen wird, und wenn sie kleiner ist als der vorgeschriebene Wert Nec6, geht das Programm zu S832, wo der Adaptationsmechanismus alle 4 OTs betrieben wird und der STR-Regler alle 2 OTs betrieben wird. Wenn sich in S830 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert Nec6 ist, geht das Programm zu S834, wo sowohl der Adaptationsmechanismus als auch der STR-Regler alle 4 OTs betrieben werden, wie in 31 dargestellt. Wenn sich in S824 herausstellt, dass die erfasste Maschinendrehzahl Ne gleich oder größer als der vorgeschriebene Wert NeA3 ist, geht das Programm zu S836, wo der Betrieb des adaptiven Reglers STR unterbrochen wird. Hier dient 31 lediglich dazu, den Betrieb des adaptiven Mechanismus und des STR-Reglers zu zeigen, sodass die Eingabe in den Adaptationsmechanismus nicht auf die dargestellte Konfiguration beschränkt werden sollte.
  • Wie vorangehend beschrieben, bestimmt die siebte Ausführungsform die Betriebszyklen des Adaptationsmechanismus und des STR-Reglers gemäß der Maschinendrehzahl. Als Ergebnis wird die Rechenlast minimiert, was die Durchführung einer adaptiven Regelung auch bei hoher Maschinendrehzahl und anderen solchen Maschinenbetriebszuständen ermöglicht, wenn die verfügbare Rechenzeit begrenzt ist. Die siebte Ausführungsform erreicht daher ein gutes Regelverhalten.
  • Es ist nicht notwendig, den adaptiven Regler STR mit allen zehn Betriebszuständen zu versehen, die vorangehend erwähnt und in 30 gezeigt sind (durch die eingekreisten Nummern 1–10). Es ist statt dessen möglich, unter diesen Betriebszuständen so auszuwählen, wie es für die Maschinen und die Leistung der CPU der Steuer/Regeleinheit angemessen ist. Zum Beispiel kann eine Kombination ausgewählt werden wie "1, 3, 5, 9, 10", "1, 3, 6, 9, 10 ", "1, 7, 9, 10," "1, 10" oder "1, 4, 7, 10".
  • Darüber hinaus ist diese Ausführungsform nicht auf die Verwendung der Maschinendrehzahl als dem Maschinenbetriebszustand beschränkt. Es ist auch möglich, bei der Bestimmung der Regelzyklen die Maschinenlast zu berücksichtigen. Da in diesem Fall z.B. unter einem hohen Lastzustand nur eine geringe Veränderung bei den Reglerparametern θ ^ auftritt, kann es für den Adaptationsmechanismus ausreichen, die Verarbeitung einmal alle 4 OTs durchzuführen.
  • 32 zeigt eine achte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung, insbesondere das Flussdiagramm einer Subroutine ähnlich jener von 10 zur Berechnung des Mittelwerts des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR und dgl.
  • In der ersten Ausführungsform wird der Effekt des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines spezifischen Zylinders reduziert, indem als allgemeine Regel der Mittelwert der erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse für alle Zylinder benutzt wird, um den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR zu bestimmen, und, unter einem vorgeschriebenen Maschinenbetriebszustand, nämlich während eines Leerlaufs, die Mittelwertberechnung unterbrochen wird.
  • Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform berechnet die achte Ausführungsform keinen Mittelwert als allgemeine Regel, sondern berechnet einen solchen nur unter einem vorgeschriebenen Maschinenbetriebszustand, nämlich nur dann, wenn die Abgasrückführung (EGR) wirksam ist.
  • Wenn der oben genannte Abgasrückführungsmechanismus Abgas zurückführt, besteht eine Möglichkeit, dass, in Abhängigkeit vom Maschinenbetriebszustand, das Abgas nicht gleichmäßig in alle der vier Zylinder eingeführt werden könnte, sondern statt dessen z.B. in größer Menge in den Zylinder gesaugt werden könnte, der der Rückführöffnung 121b am nächsten ist, und nur in einer kleinen Menge in den davon am weitesten entfernten Zylinder. In diesem Fall wird daher das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT(k), das bei jedem OT erfasst wird, durch einen spezifischen Zylinder stark beeinflusst, und wenn dieses erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT(k) verwendet wird, wird das System versuchen, nur das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des spezifischen Zylinders auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu bringen, wodurch die Stellgröße aller Zylinder durch den Betrag des Versatzes des spezifischen Zylinders versetzt wird und hierdurch die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der anderen Zylinder versetzt werden. Um dieses Problem zu vermeiden, ist es bevorzugt, den Mittelwert so zu berechnen, wie in der Zeichnung gezeigt.
  • Die Subroutine des Flussdiagramms von 32 startet bei S900, wo überprüft wird, ob EGR (die Abgasrückführungsregelung) wirksam ist, und wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S902 und den folgenden Schritten, wo der Mittelwert KACTAVE in der gleichen Weise berechnet wird wie es in Bezug auf 10 in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Wenn andererseits das Ergebnis in S900 NEIN ist, geht das Programm zu S912 und den folgenden Schritten weiter, wo die Bearbeitung in der Weise durchgeführt wird, wie sie in Bezug auf 10 in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde.
  • Infolge der oben genannten Konfiguration stellt die achte Ausführungsform sicher, dass sie durch den Verbrennungszustand nur eines spezifischen Zylinders nicht stark beeinflusst wird, und in der Lage ist, ein verbessertes Regelverhalten zu erreichen.
  • 33 zeigt eine neunte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung, insbesondere das Flussdiagramm einer Subroutine ähnlich jener von 32 zum Berechnen des Mittelwerts des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR und dgl.
  • Das in Verbindung mit der achten Ausführungsform erwähnte Problem von Gas, das ungleichmäßig in die Zylinder während der Abgasrückführung eingeführt wird, kann auch unter gewissen Maschinenbetriebszuständen auftreten, wenn während der Tankentlüftung Gas zugeführt wird. Die neunte Ausführungsform dient zur Beseitigung dieses Problems.
  • Die Subroutine des Flussdiagramms von 33 startet bei S1000, wo überprüft wird, ob die Tankentlüftung wirksam ist, und wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S1002 und den folgenden Schritten weiter, wo der Mittelwert KACTAVE in der gleichen Weise berechnet wird wie in Bezug auf 10 in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Wenn andererseits das Ergebnis in S1000 NEIN ist, geht das Programm zu S1012 und den folgenden Schritten weiter, wo eine Verarbeitung in der Weise durchgeführt wird, wie sie in Bezug auf 10 in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde.
  • Infolge der oben genannten Konfiguration erreicht die neunte Ausführungsform ein verbessertes Regelverhalten, indem sie verhindert, dass ein spezifischer Zylinder die Regelung stark beeinflusst, wenn die Tankentlüftung durchgeführt wird.
  • Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, ist es auch vom Standpunkt der Verbesserung des Regelverhaltens bevorzugt, den oben genannten Mittelwert zu berechnen und zu verwenden, wenn die Verbrennung unstabil ist, etwa dann, wenn der Atmosphärendruck Pa niedrig ist (die Maschine in einer größeren Höhenlage ist), die Kühlmitteltemperatur niedrig ist oder die Magerverbrennungskraftstoffdosierregelung wirksam ist.
  • 34 ist ein Flussdiagramm und 35 ist ein Blockdiagramm, das eine zehnte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung zeigt.
  • Wie in 35 gezeigt, ist die Konfiguration der zehnten Ausführungsform jene, die erhalten wird, indem man die Auspuffsystemzusammenflusspunkt Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungsschleife (Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF) unter Verwendung der PID-Regelvorschrift aus der Konfiguration der ersten Ausführungsform entnimmt und hierzu Rückkopplungsschleifen unter Verwendung der PID-Regelvorschrift für die einzelnen Zylinder (Rückkopplungskorrekturkoeffizient #nKLAF (n: betreffender Zylinder)) hinzufügt.
  • Insbesondere wird der Beobachter, der in der früheren offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 5(1993)-180,040 des Anmelders beschrieben ist, verwendet, um die einzelnen Zylinder-Luft/Kraftstoff-Verhältnisse #nA/F (n: betreffender Zylinder) aus der Ausgabe eines einzelnen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, der am Auspuffsystemzusammenflusspunkt installiert ist, zu schätzen, wobei der Rückkopplungskorrekturkoeffizient #nKLAF für jeden Zylinder unter Verwendung der PID-Regelvorschrift auf der Basis des Fehlers zwischen dem geschätzten Wert und einem vorgeschriebenen Sollwert der Luft/Kraftstoff-Regelung des betreffenden Zylinders berechnet wird, und die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout durch Multiplikation mit dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF korrigiert wird.
  • Insbesondere werden die zylinderweisen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF unter Verwendung der PID-Regelvorschrift berechnet, um den Fehler zwischen dem Wert, der durch Teilen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses am Zusammenflusspunkt durch den Mittelwert der zylinderweisen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF erhalten ist, die in dem vorhergehenden Zyklus berechnet sind (dieser wird in der vorangehenden Weise als der "Sollwert der Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung des betreffenden Zylinders" bezeichnet und ist ein Wert, der sich von Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis KCMD unterscheidet) und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis #nA/F, das von dem Beobachter geschätzt ist, zu beseitigen. Da dies in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 5(1993)-251,138 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 7(1995)-83,094) im Detail diskutiert ist (welche in den Vereinigten Staaten am 13. September 1994 unter der Nummer 08/305,162 eingereicht wurde), wird es hier nicht weiter erläutert. Aus der Figur ist auch der Kraftstoffanhaftungskompensator weggelassen.
  • In der zehnten Ausführungsform ist der Beobachter mit einem Abtastblock ausgestattet (in den Figuren als Sel-VOBSV bezeichnet), um die Ausgabe des LAF-Sensors geeignet abzutasten, und der STR-Regler ist mit einem ähnlichen Abtastblock ausgestattet (in den Figuren als Sel-VSTR bezeichnet).
  • Nun werden die Abtastblöcke und der Beobachter erläutert.
  • In einer Brennkraftmaschine wird verbranntes Gas während der Auslasshübe an den einzelnen Zylindern ausgestoßen. Somit zeigt die Beobachtung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verhaltens an dem Auspuffsystem-Zusammenflusspunkt klar, dass sich dieses synchron mit OT ändert. Die Abtastung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung des oben genannten LAF-Sensors, der in dem Auspuffsystem installiert ist, muss daher synchron mit OT durchgeführt werden. In Abhängigkeit von der Abtastzeit der Steuer/Regeleinheit (ECU) zur Verarbeitung der Erfassungsausgabe, kann es jedoch unmöglich werden, das Luft/Kraftstoff- Verhältnis akkurat sicherzustellen. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis am Auspuffsystem-Zusammenflusspunkt in Bezug auf OT variiert, wie in 36 gezeigt, könnte z.B. das durch die Steuer/Regeleinheit sichergestellte Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von der Abtastzeitgebung einen vollständig unterschiedlichen Wert einnehmen, wie in 37 gezeigt. Es ist daher bevorzugt, an Stellen abzutasten, die es ermöglichen, die tatsächlichen Änderungen in der Ausgabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor so genau wie möglich sicherzustellen.
  • Zusätzlich verändert sich auch das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von der Zeit, die das Abgas benötigt, um den Sensor zu erreichen, und von der Sensorreaktionszeit (Erfassungsverzögerung). Die Zeit, die das Abgas benötigt, um den Sensor zu erreichen, verändert sich wiederum mit dem Abgasdruck, dem Abgasvolumen und dgl. Da die synchrone Abtastung mit OT bedeutet, dass die Abtastung auf dem Kurbelwinkel beruht, ist der Effekt der Maschinendrehzahl darüber hinaus unvermeidbar. Hieraus versteht es sich, dass die Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassung im hohen Maße von den Maschinenbetriebszuständen abhängig ist. Bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Hei 1(1989)-313,644 offenbarten Stand der Technik, war es daher Praxis, die Eignung der Erfassung einmal pro vorgeschriebenem Kurbelwinkel zu unterscheiden. Da dies eine komplexe Konfiguration und eine lange Rechenzeit benötigt, könnte dies jedoch nicht in der Lage sein, bei hohen Maschinendrehzahlen Schritt zu halten, und unterliegt ferner leicht dem Problem, dass die Sensorausgabe bereits ihren Wendepunkt zu der Zeit überschritten hat, zu der die Entscheidung der Abtastung erfolgte.
  • 38 ist ein Flussdiagramm der Arbeitsabläufe zur Abtastung des LAF-Sensors. Da die Genauigkeit der Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassung eine besonders enge Beziehung zu der Schätzgenauigkeit des oben genannten Beobachters hat, wird jedoch eine kurze Erläuterung der Schätzung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch den Beobachter angegeben, bevor dieses Flussdiagramm erläutert wird.
  • Für die hochgenaue Trennung und Extraktion der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen Zylinder aus der Ausgabe eines einzigen LAF-Sensors ist es zunächst erforderlich, die Erfassungsreaktionsverzögerung (Verzögerungszeit) des LAF-Sensors genau sicherzustellen. Diese Verzögerung wurde daher in einem Verzögerungssystem erster Ordnung im Modell dargestellt, um das in 39 gezeigte Modell zu erhalten. Wenn wir hier definieren LAF: LAF-Sensorausgabe und A/F: Eingabe A/F, kann die Zustandsgleichung geschrieben werden als: LA .F(t) = αLAF(t) – αA/F(t)Gl. 24
  • Wenn man dies nach der Periode Delta T diskretisiert, erhält man LAF(k+1) = α ^LAF(k) + (1–α ^)A/F(k) Gl.25
  • Hier ist α ^ der Korrekturkoeffizient und ist definiert als: α ^ = 1+α ΔT + (1/21)α2 ΔT2 + (1/31)α3ΔT3 + (1/41)α4ΔT4
  • Gleichung 25 ist in 40 als Blockdiagramm dargestellt.
  • Daher kann die Gleichung 25 dazu verwendet werden, aus der Sensorausgabe das Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten. Das heißt, da Gleichung 25 als Gleichung 26 umgeschrieben werden kann, kann der Wert zur Zeit k–1 aus dem Wert zur Zeit k rückgerechnet werden, wie durch Gleichung 27 gezeigt. A/F(k) = {LAF(k+1) – αLAF(k)}/(1–α) Gl. 26 A/F(k–1) = {LAF(k) – αLAF(k–1)}/(1–α) Gl. 27
  • Insbesondere ergibt die Anwendung der Z-Transformation zum Ausdrücken von Gleichung 25 als einer Übertragungsfunktion die Gleichung 28, und eine Echtzeitschätzung der Luft/Kraftstoff-Verhältniseingabe in dem vorhergehenden Zyklus kann erhalten werden, indem man die Sensorausgabe LAF des gegenwärtigen Zyklus mit dem Kehrwert dieser Übertragungsfunktion multipliziert. 41 ist ein Blockdiagramm des Echtzeit-A/F-Schätzglieds. t(z) = (1–α ^)/(Z–α ^) Gl. 28
  • Nun wird die Trennung und Extraktion der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen Zylinder unter Verwendung des in vorangehender Weise erhaltenen Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erläutert. Wie in der früheren Anmeldung erläutert, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis am Auspuffsystemzusammenflusspunkt als ein gewichtetes Mittel angenommen werden, um den zeitlichen Beitrag der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen Zylinder widerzuspiegeln. Dies macht es möglich, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an dem Zusammenflusspunkt zur Zeit k nach Art von Gleichung 29 auszudrücken. (Da F (Kraftstoff) als die Regelgröße gewählt wurde, wird hier das Kraftstoff/Luft-Verhältnis F/A verwendet. Zum leichteren Verständnis wird in der Erläuterung jedoch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet, solange diese Anwendung nicht zur Verwirrung führt. Der hierin benutzte Begriff "Luft/Kraftstoff-Verhältnis" (oder "Kraftstoff/Luft-Verhältnis") ist der gemäß Gleichung 28 berechnet tatsächliche Wert, der nach der Reaktionsverzögerung korrigiert ist.)
    Figure 00660001
  • Insbesondere kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an dem Zusammenflusspunkt ausgedrückt werden als die Summe der Produkte der vergangenen Zündzeitverläufe der jeweiligen Zylinder und des Wichtungskoeffizienten Cn (z.B. 40 % für den zuletzt gezündeten Zylinder, 30 % für den vor diesem usw. Dieses Modell kann als Blockdiagramm ausgedrückt werden, wie in 42 gezeigt.
  • Dessen Zustandsgleichung kann geschrieben werden als
  • Figure 00660002
  • Wenn ferner das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an dem Zusammenflusspunkt als y(k) definiert wird, kann die Ausgabegleichung geschrieben werden als
    Figure 00660003
  • Hier:
    c1: 0,05, c2: 0,15, c3: 0,30, c4: 0,50
  • Da u(k) in dieser Gleichung nicht beobachtet werden kann, selbst wenn aus der Gleichung ein Beobachter ausgebildet wird, wird es noch immer nicht möglich sein, x(k) zu beobachten. Wenn man somit x(k+1) = x(k–3) definiert unter der Annahme eines stabilen Betriebszustands, in dem keine abrupte Änderung in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis von jenem 4 OTs früher vorkommt (d.h. von jenem des selben Zylinders), wird Gleichung 32 erhalten.
  • Figure 00670001
  • Nun werden die Simulationsergebnisse für das in der vorangehenden Weise erhaltene Modell angegeben. 43 bezieht sich auf den Fall, wo in einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine Kraftstoff drei Zylindern zugeführt wird, zum Erhalt eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von 14,7 : 1, und einem Zylinder zum Erhalt eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von 12,0 : 1. 44 zeigt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu dieser Zeit an dem Zusammenflusspunkt, wie es durch das oben genannte Modell erhalten wird. Während 44 zeigt, dass eine gestufte Ausgabe erhalten wird, wenn die Reaktionsverzögerung des LAF-Sensors berücksichtigt wird, wird die Sensorausgabe zu der geglätteten Welle, die in 45 mit "verzögerungskorrigierte Ausgabe des Modells" bezeichnet ist.
  • Die mit "tatsächliche Ausgabe des Sensors" markierte Kurve beruht auf der tatsächlich beobachteten Ausgabe des LAF-Sensors unter denselben Bedingungen. Die enge Übereinstimmung der Modellergebnisse hiermit verifiziert die Gültigkeit des Modells als ein Modell des Auspuffsystems einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.
  • Somit reduziert sich das Problem auf das eines normalen Kalman-Filters, wo x(k) in der Zustandsgleichung (Gleichung 33) und der Ausgabegleichung beobachtet wird. Wenn die Wichtungsparameter Q, R gemäß Gleichung 34 bestimmt werden und die Riccati'sche Gleichung gelöst wird, wird die Verstärkungsfaktormatrix K, so wie in Gleichung 35 gezeigt.
  • Figure 00680001
  • Figure 00690001
  • Das hieraus erhaltene A-KC ergibt Gleichung 36.
  • Figure 00690002
  • 46 zeigt die Konfiguration eines normalen Beobachters. Da jedoch in dem vorliegenden Modell keine Eingabe u(k) vorhanden ist, hat die Konfiguration nur y(k) als Eingabe, wie in 47 gezeigt. Dies wird mathematisch durch Gleichung 37 ausgedrückt.
  • Figure 00690003
  • Die Systemmatrix des Beobachters, dessen Eingabe y(k) ist, nämlich des Kalman-Filters, ist
    Figure 00690004
  • Wenn in dem gegenwärtigen Modell das Verhältnis des Elements des Wichtungsparameters R in der Riccati'schen Gleichung zu dem Element von Q 1 : 1 beträgt, wird die Systemmatrix S des Kalman-Filters angegeben als
  • Figure 00700001
  • 48 zeigt das oben genannte Modell und den Beobachterin Kombination. Da die Ergebnisse der Simulation in der zuvor erwähnten japanischen Anmeldung gezeigt sind, werden sie hier weggelassen. Es genügt zu sagen, dass dies eine präzise Schätzung der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse an den einzelnen Zylindern aus dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis an dem Zusammenflusspunkt ermöglicht.
  • Da der Beobachter in der Lage ist, das zylinderweise Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis an dem Zusammenflusspunkt zu schätzen, können die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen Zylinder durch PID-Regelung oder dgl. separat geregelt werden. Insbesondere wird, wie in 49 dargestellt, wo der Rückkopplungsabschnitt des Beobachters von 35 herausgenommen und für sich selbst gezeigt ist, ein Zusammenflusspunkt-Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF aus der Sensorausgabe (Zusammenflusspunkt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis) und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter Verwendung der PID-Regelvorschrift berechnet, und die zylinderweisen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF (n: betreffender Zylinder) werden aus dem vom Beobachter geschätzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis #nA/F berechnet.
  • Insbesondere werden die zylinderweisen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF unter Verwendung der PID-Regelvorschrift erhalten, um den Fehler zwischen dem vom Beobachter geschätzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis #nA/F und dem Sollwert zu beseitigen, der erhalten wird, indem das Zusammenflusspunkt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch den Mittelwert der im vorherigen Zyklus berechneten zylinderweisen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF geteilt wird.
  • Infolge dieser Konvergenz der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen Zylinder zu dem Zusammenflusspunkt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der Konvergenz des Zusammenflusspunkt-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis werden die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse aller Zylinder zu dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis konvergiert. Die Kraftstoffeinspritzausgabemenge #nTout (n: betreffender Zylinder) wird durch die Einspritzdüsenöffnungsdauer bestimmt und kann berechnet werden als #nTout = Tcyl × KCMD × #nKLAF × KLAF.
  • Nun wird die Abtastung der LAF-Sensorausgabe in Bezug auf das Flussdiagramm von 38 erläutert. Diese Subroutine wird bei OT aktiviert.
  • Die Subroutine des Flussdiagramms von 38 startet bei S1200, wo die Maschinendrehzahl Ne, der Krümmerdruck Pb und die Ventilsteuerzeit V/T gelesen werden. Das Programm geht dann zu S1204 und S1206, wo Hi- und Lo-Ventilsteuerkennfelder (später erläutert) nachgesehen werden, und zu S1208, wo die Sensorausgabe zur Verwendung in der Beobachterberechnung bei Hi- oder Lo-Ventilsteuerzeit abgetastet wird. Insbesondere wird das Steuerkennfeld unter Verwendung der erfassten Maschinendrehzahl Ne und dem Krümmerdruck Pb als Adressdaten abgefragt, und es wird die Nummer eines der oben genannten 12 Puffer ausgewählt, und es wird der darin gespeicherte Abtastwert ausgewählt.
  • 50 zeigt die Charakteristiken der Steuerkennfelder. Wie gezeigt, sind die Charakteristiken so definiert, dass der Abtastkurbelwinkel des gewählten Werts mit abnehmender Maschinendrehzahl Ne und zunehmendem Krümmerdruck (Last) Pb früher wird. ein "früherer" Wert bedeutet eine relativ ältere Abtastung, die dem vorhergehenden OT näher ist. Umgekehrt sind die Charakteristiken so definiert, dass der Abtastkurbelwinkel des gewählten Werts mit zunehmender Maschinendrehzahl Ne und abnehmenden Krümmerdruck Pb später wird (einen neueren Wert einnimmt, der dem folgenden OT näher ist).
  • Am besten ist es, die LAF-Sensorausgabe so nahe wie möglich an dem Wendepunkt des Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abzutasten, wie in 37 gezeigt. Wenn man annimmt, dass die Sensorreaktionszeit (Erfassungsverzögerung) konstant ist, wird dieser Wendepunkt, oder z.B. die erste Spitze davon, wie in 51 gezeigt, mit abnehmender Maschinendrehzahl an fortschreitend früheren Kurbelwinkeln auftreten. Wenn die Maschinenlast zunimmt, kann erwartet werden, dass der Druck und das Volumen des Abgases zunehmen und daher, wegen seiner höheren Flussrate, den Sensor früher erreicht. Dies ist der Grund, warum die Auswahl der abgetasteten Daten so bestimmt wird, wie in 50 gezeigt.
  • Nun wird die Ventilsteuerzeit diskutiert. Wenn man eine beliebige Maschinendrehzahl Ne auf der Lo-Seite als Ne1-Lo definiert und auf der Hi-Seite als Ne1-Hi, und einen beliebigen Krümmerdruck auf der niedrigen Seite als Pb1-Lo und auf der hohen Hi-Seite als Pb1-Hi, werden die Werte derart kartiert, dass Pb1-Lo > Pb1-Hi und Ne1-Lo > Ne1-Hi.
  • Anders gesagt, da der Zeitpunkt, an dem das Auslassventil öffnet, bei HiV/T früher ist als bei LoV/T, sind die Kennfeldcharakteristiken so bestimmt, dass bei HiV/T ein früherer Abtastpunkt gewählt wird als bei LoV/T, insofern die Maschinendrehzahl und der Krümmerdruck die gleichen sind.
  • Das Programm geht dann zu S1210, wo die Beobachtermatrix für HiV/T berechnet wird, und zu S1212, wo die Berechnung in ähnlicher Weise für LoV/T durchgeführt wird. Es geht dann zu S1214 weiter, wo die Ventilsteuerzeit erneut unterschieden wird, und, in Abhängigkeit vom Ergebnis der Unterscheidung, zu S1216, wo das Berechnungsergebnis für HiV/T gewählt wird oder zu S1218, wo das für LoV/T gewählt wird. Dies beendet die Routine.
  • Anders gesagt muss die Beobachtermatrix synchron mit dem Umschalten der Ventilsteuerzeit geändert werden, da das Verhalten des Zusammenflusspunkt-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auch mit der Ventilsteuerzeit variiert. Jedoch wird die Schätzung der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse an den einzelnen Zylinder nicht sofort durchgeführt. Da mehrere Zyklen erforderlich sind, damit die Beobachterberechnung konvergiert, werden die Berechnungen unter Verwendung der Beobachtermatrizen vor und nach dem Umschalten der Ventilsteuerzeit parallel durchgeführt, und es wird eines der Berechnungsergebnisse gemäß der neuen Ventilsteuerzeit in S1214 ausgewählt, nach dem Ventilsteuerzeitänderungsvorgang. Nachdem die Schätzung für die einzelnen Zylinder durchgeführt worden ist, wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient berechnet, um den Fehler in Bezug auf den Sollwert zu beseitigen, und wird die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt.
  • Die oben genannte Konfiguration verbessert die Genauigkeit der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassung. Da, wie in 52 gezeigt, die Abtastung mit relativ kurzen Intervallen durchgeführt wird, spiegeln die abgetasteten Werte die Sensorausgabe genau wider, und die mit relativ kurzen Intervallen abgetasteten Werte werden in der Puffergruppe fortschreitend gespeichert. Der Wendepunkt des Sensors wird aus der Maschinendrehzahl und dem Krümmerdruck vorhergesagt, und der entsprechende Wert wird aus der Puffergruppe bei dem vorgeschriebenen Kurbelwinkel ausgewählt. Dann wird die Beobachterberechnung ausgeführt, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse an den einzelnen Zylindern zu schätzen, um hierdurch die Durchführung der zylinderweisen Regelung zu gestatten, wie in Bezug auf 49 erläutert.
  • Der CPU-Kern 70 kann daher die Maximal- und Minimalwerte der Sensorausgabe akkurat sicherstellen, wie unten in 52 gezeigt. Als Ergebnis kann die Schätzung der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse der einzelnen Zylinder unter Verwendung des oben genannten Beobachters unter Verwendung von Werten durchgeführt werden, die das Verhalten des Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses annähern, um hierdurch eine Verbesserung in der Genauigkeit zu ermöglichen, wenn die zylinderweise Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung in der Weise durchgeführt wird, wie sie in Bezug auf 49 beschrieben ist. Da die Einzelheiten dieser Regelung in der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6(1994)-243,277 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. Hei 7(1995)-259,588) des Anmelders erläutert sind, werden sie hier nicht weiter diskutiert.
  • Während das Vorangehende nur die Abtastung oder Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmung in Sel-VOBSV in 35 für den Beobachterin Bezug auf die LAF-Sensorausgabe beschreibt, wird ein ähnlicher Vorgang auch für den STR-Regler in Sel-VSTR in 35 durchgeführt.
  • Der Betrieb des Sel-VSTR ist ähnlich dem von Sel-VOBSV und folgt somit einem Flussdiagramm ähnlich den Prozeduren von 38. Während SeIVOBSV zum Erreichen der optimalen Steuerzeit der Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassung in Verbindung mit der zylinderweisen Luft/Kraftstoff-Verhältnisschätzung durch den Beobachter dient (z8. die optimale Zeitgebung des oben genannten Wichtungskoeffizienten C in Bezug auf das Modell), verwendet Sel-VSTR ein Kennfeld, das dem in 50 gezeigten ähnlich ist, das durch Sel-VOBSV benutzt wird, um eine optimale Zeitsteuerung der Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassung für den Betrieb des STR-Reglers zu erreichen (z.B. der Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassungszeitgebung, welche den Effekt des Zylinders, dessen Auslasshub am Nächsten ist, maximiert).
  • Auf der Basis des Vorangehenden wird nun die zehnte Ausführungsform in Bezug auf das Flussdiagramm von 34 erläutert. Nach Ausführung von S1100 bis S1110, die ähnliche Schritte sind wie jene in der ersten Ausführungsform, kommt das Programm bei S1112 an, wo Sel-VSTR einen unter den abgetasteten Datenwerte der LAF-Sensorausgabe auswählt, d.h. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT(k) erfasst. Es geht dann zu S1114, wo der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KSTR in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform berechnet wird unter Verwendung des in der ersten Ausführungsform benutzten Flussdiagramms von 10.
  • Das Programm geht dann zu S1116 und S1118, wo die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) und die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) berechnet werden, und zu S1120, wo die LAF-Sensorausgabe durch Sel-VOBSV abgetastet wird, d.h., wo das Luft/Kraftstoff-Verhältnis KACT(k) erfasst wird. Das Programm geht als nächstes zu S1122, wo die zylinderweisen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse #nA/F über den oben genannten Beobachter geschätzt werden, zu S1124, wo der zylinderweise Rückkopplungskorrekturkoeffizient #nKLAF berechnet wird, zu S1126, wo ein Wert #nKLAFsty durch Erlernen berechnet wird, d.h. durch Erhalt eines gewichteten Mittelwerts zwischen #nKLAF und .#nKLAF(k–1) in dem vorhergehenden Zyklus und dgl., zu S1128, wo die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout korrigiert wird durch Multiplikation mit dem zylinderweisen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF des betreffenden Zylinders, um die Kraftstoffeinspritzausgabemenge #nTout des betreffenden Zylinders zu erhalten, zu S1130, wo die Kompensation nach Kraftstoffanhaftung an der Wand des Ansaugkrümmers durchgeführt wird, und zu S1132, wo das Ergebnis ausgegeben wird.
  • Wenn das Ergebnis in S1108 oder in S1110 NEIN ist, geht das Programm zu S1134, wo die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) in der gezeigten Weise berechnet wird, zu S1136, wo der erlernte Wert des zylinderweisen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLASFsty gelesen wird, und zu S1138, wo der Korrekturkoeffizient #nKLAF auf den erlernten Wert gesetzt wird. Wenn sich in S1104 herausstellt, dass die Kraftstoffzufuhr gesperrt worden ist, geht das Programm durch S1144 zu S1146 weiter, wo die Matrixberechnung unterbrochen wird, und zu S1148, wo der zylinderweise Rückkopplungskorrekturkoeffizient auf den Wert im vorhergehenden Zyklus gesetzt wird. Die restlichen Schritte sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform.
  • In der vorangehenden Weise konfiguriert, synchronisiert die zehnte Ausführungsform wie die erste die Eingabe in den Adaptationsmechanismus mit dem Verbrennungszyklus, während die Reglerparameter bei jedem OT berechnet werden, um hierdurch die Rechenlast des Adaptationsmechanismus stark zu reduzieren, was die Verwendung eines adaptiven Reglers in einer handelsüblichen praktischen Brennkraftmaschine ermöglicht, ohne das Regelverhalten zu verschlechtern, und die Varianz unter den Zylindern zu reduzieren.
  • Da sie auch, wie die erste Ausführungsform, den Mittelwert der erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisse KACT für alle Zylinder während jedes Verbrennungszyklus und den Mittelwert der Reglerparameter (Vektoren) berechnet und in den Adaptationsmechanismus eingibt, und ferner den Mittelwert der STR-Reglerausgabe berechnet, stellt sie sicher, dass das System durch den Verbrennungszustand eines spezifischen Zylinders nicht stark beeinflusst wird.
  • Wie in der zweiten Ausführungsform ist es auch in der zehnten Ausführungsform möglich, den Mittelwert der Reglerparameter oder KSTR zu berechnen, oder die Mittelwerte sowohl des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KACT als auch den Reglerparameter θ ^ zu berechnen. Es ist auch möglich, für alle Zylinder denselben Sollwert KCMD(k) zu setzen.
  • Für die zehnte Ausführungsform gelten auch alle der vorangehend in Bezug auf die zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten, achten und neunten Ausführungsformen gemachten Aussagen.
  • 53 ist ein Flussdiagramm und 54 ist ein Blockdiagramm, das eine elfte Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung zeigt.
  • Wie in 54 gezeigt, sind in der elften Ausführungsform der STR-Regler und der Adaptationsmechanismus in Serie mit dem System zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge angeordnet. Anders gesagt wird, wie in der ersten Ausführungsform, die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim zuerst mit dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältniskorrekturkoeffizienten KCMDM(k) und den verschiedenen Korrekturkoeffizienten KTOTAL multipliziert, um die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) zu erhalten, und dann wird die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) in den STR-Regler eingegeben.
  • Andererseits werden, auch wie in der ersten Ausführungsform, die Mittelwerte KACTAVE und/oder AVE-θ ^ berechnet, und die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) wird durch den STR-Regler dynamisch korrigiert, um eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel–str(k) zu berechnen.
  • Gleichzeitig wird der Zusammenflusspunkt-Luft/Kraftstoff-VerhältnisRückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF aus dem erfassten Zusammenflusspunkt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter Verwendung der PID-Regelvorschrift berechnet, und die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) wird hiermit multipliziert, um eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel-KLAF(k) zu erhalten.
  • In 54 berechnet der STR-Regler adaptiv die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Gfuel–str(k), um die tatsächliche (geschätzte) Zylindereinlasskraftstoffmenge Gfuel–(k) auf die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl(k) zu bringen, und führt das Ergebnis der Brennkraftmaschine als Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) zu. Da die Korrektur nach der Kraftstoffanhaftung an der Wand des Ansaugkrümmers in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6(1994)-17,681 des Anmelders detailliert erläutert wurde und sich nicht direkt auf das Prinzip dieser Erfindung bezieht, wird sie hier nicht erläutert.
  • Die tatsächliche (geschätzte) Zylindereinlasskraftstoffmenge Gfuel(k) kann berechnet werden, indem die erfasste Luftmenge durch das erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis geteilt wird. Jedoch wird sie in dieser Ausführungsform, die nicht mit einem Luftströmungsmesser ausgestattet ist, erhalten, indem die Sollkraftstoffeinspritzmenge (die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge) Tcyl(k) mit dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis multipliziert wird. Die auf diese Weise berechnete tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge ist äquivalent zu jener, die durch Berechnung aus der erfassten Luftmenge erhalten wird.
  • Wenn das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, wird die tatsächliche (geschätzte) Zylindereinlasskraftstoffmenge berechnet, indem der berechnete Wert ferner durch das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis geteilt wird. Insbesondere wenn das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, wird die tatsächliche (geschätzte) Zylindereinlasskraftstoffmenge berechnet als Tatsächliche (geschätzte) Zylindereinlasskraftstoffmenge = Erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge (Soll-Kraftstoffeinspritzmenge) × Erfasstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis,und wenn das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis abweicht, wird sie berechnet als Tatsächliche (geschätzte) Zylindereinlasskraftstoffmenge = (Erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge (Soll-Kraftstoffeinspritzmenge) × Erfasstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis)/Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
  • In der Subroutine des Flussdiagramms von 53, führt das Programm S1300 bis S1316 aus, die ähnliche Schritte sind wie jene in den früheren Ausführungsformen, und kommt bei S1318 an, wo KACTAVE, der Mittelwert der Luft/Kraftstoff-Verhältnisse, und AVE-θ ^, der Mittelwert der Reglerparameter (Vektoren) θ ^ berechnet werden.
  • Das Programm geht dann durch S1320 und S1322 zu S1324 weiter, wo die Stabilität des adaptiven Reglers (des STR-Reglers) wie in der ersten Ausführungsform bestimmt wird.
  • Die Subroutine hierzu ist durch das Flussdiagramm von 55 gezeigt.
  • Diese Subroutine startet bei S1400, wo die Stabilität des STR-Regelsystems unter Verwendung der Elemente der Reglerparameter θ ^ bestimmt wird.
  • Insbesondere berechnet der STR-Regler die Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel-STR(k) gemäß Gleichung 40. Tout–str(z–1) = {Tcyl(z–1) – s0Gfuel(z–1) – (r1z–1 + r2z–2 + r3z–3) × Gfuel–str(z–1)}/b0 Gl. 40
  • Unter der Annahme, dass die Kraftstoffanhaftungskorrektur hier korrekt ist, wird die Übertragungsfunktion der virtuellen Regelstrecke Gfuel(z–1) = z–3Gfue1–str(z–1) Gl. 41
  • Aus Gleichung 40 und Gleichung 41 folgt, dass die Übertragungsfunktion von Tcyl(k) auf die Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel–STR(k) ist
    Figure 00790001
  • Da hier b0 eine skalare Größe ist, welche den Verstärkungsfaktor bestimmt, und daher nicht null oder negativ sein kann, ist die Nennerfunktion f(z) = b0z3 + r1z2 + r2z + r3 + s0 der Übertragungsfunktion von Gleichung 42 eine der in 13 gezeigten Funktionen. Es wird daher eine Prüfung durchgeführt, ob die reale Wurzel innerhalb des Einheitskreises liegt. Insbesondere wenn sich, wie in 14 gezeigt, herausstellt, dass f(–1) < o oder f(1) > 0, bedeutet dies, dass die reale Wurzel innerhalb des Einheitskreises liegt, woraus leicht bestimmt werden kann, ob das System stabil ist oder nicht.
  • Das Programm geht dann zu S1402, wo überprüft wird, ob das STR-Reglersystem unstabil ist. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S1404, wo die Reglerparameter θ ^ auf ihre Anfangswerte zurückgebracht werden. Dies stellt die Systemstabilität wieder her. Das Programm geht als nächstes zu S1406, wo die Verstärkungsfaktormatrix Γ korrigiert wird. Da die Verstärkungsfaktormatrix Γ die Konvergenzrate des Adaptationsmechanismus bestimmt, wird diese Korrektur durchgeführt, um die Konvergenzrate zu verlangsamen. Auch dies gestattet eine Wiederherstellung der Systemstabilität. Das Programm geht dann zu S1408, wo die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) berechnet wird, wobei der durch die PID-Regelvorschrift bestimmte Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAF(k) verwendet wird, die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel–KLAF(k) verwendet wird und hierzu das Additionsglied TTOTAL addiert wird.
  • Wenn sich in S1402 herausstellt, dass das STR-Reglersystem nicht unstabil ist, geht das Programm zu S1410, wo wie gezeigt, die Kraftstoffeinspritzausgabemenge Tout(k) berechnet wird unter Verwendung der korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel-str(k), die als den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten den durch die adaptive Regelvorschrift berechneten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR(k) verwendet.
  • Zurück zum Flussdiagramm von 53, geht das Programm zu S1326 weiter, wo die Kraftstoffeinspritzausgabemenge ausgegeben wird, um hierdurch einen Regelzyklus abzuschließen. In der elften Ausführungsform braucht, anders als in den anderen Ausführungsformen, die Berechnung der Mittelwerte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und dgl. nicht bei einem vorgeschriebenen Kurbelwinkel eines spezifischen Zylinders durchgeführt werden, sondern kann stattdessen bei vorgeschriebenen Kurbelwinkeln der einzelnen Zylinder durchgeführt werden. Die restlichen Schritte sind die gleichen wie jene in den anderen Ausführungsformen.
  • In der vorangehenden Weise konfiguriert, kann die elfte Ausführungsform, wie die erste, die Eingabe in den Adaptationsmechanismus mit dem Verbrennungszyklus (= 4 OTs) synchronisieren, um die Reglerparameter zu berechnen, während der STR-Regler bei jedem Regelzyklus (bei jedem OT) betrieben wird, und in diesem Fall die Rechenlast des Parameter-Adaptationsmechanismus stark reduziert, was die Verwendung eines adaptiven Reglers in einer handelsüblichen Brennkraftmaschine ermöglicht, ohne des Regelverhalten zu verschlechtern, und die Varianz unter den Zylindern zu reduzieren. Dies verbessert auch das Regelverhalten durch eine Reduzierung der Totzeit.
  • Da zusätzlich die elfte Ausführungsform den Mittelwert der geregelten Variablen für alle der Zylinder berechnet und in den Adaptationsmechanismus eingibt, wird dieser durch den Verbrennungszustand nur eines spezifischen Zylinders nicht stark beeinflusst.
  • Während die ersten bis elften Ausführungsformen in Bezug auf die Verwendung einfacher Mittelwerte beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, und es ist stattdessen möglich, gewichtete Mittelwerte, bewegliche Mittelwerte, gewichtete bewegliche Mittelwerte und dgl. zu verwenden. Während ferner beschrieben wurde, dass Mittelwerte während eines einzigen Verbrennungszyklus (= 4 OTs) berechnet werden, womit die Eingabe in den Adaptationsmechanismus synchron gemacht wird, ist es stattdessen möglich, die Mittelwerte für die zwei jüngsten Verbrennungszyklen (= 8 OTs) zu berechnen oder die Mittelwerte für weniger als einen Verbrennungszyklus zu berechnen, z.B. für zwei oder drei OTs.
  • Es ist natürlich am besten, Sel-VOBSV und Sel-VSTR separat festzustellen und jeweils das optimale Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erfassen. In Abhängigkeit von den Maschinencharakteristiken und der Auspuffsystem-Auslegung könnten jedoch Sel-VOBSV und Sel-VSTR in den meisten Betriebsbereichen im Wesentlichen identische erfasste Luft/Kraftstoff-Verhältnisse ergeben. In solchen Fällen ist es möglich, die Abtastfunktionen von Sel-VOBSV und Sel-VSTR zu konsolidieren und die erhaltene Ausgabe an sowohl den Beobachter als auch den STR-Regler anzulegen. Zum Beispiel kann die Anordnung von 35 umkonfiguriert werden, sodass nur Sel-VOBSV und die Ausgabe davon sowohl durch den Beobachter als auch den STR-Regler benutzt wird.
  • Während zusätzlich in einigen der Ausführungsformen, wie etwa der ersten, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis als das Äquivalenzverhältnis ausgedrückt war, können stattdessen auch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und das Äquivalenzverhältnis separat bestimmt werden. Obwohl in den vorangehenden Ausführungsformen die Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KSTR, #nKLAF und KLAF als Multiplikationskoeffizienten (Glieder) berechnet wurden, können sie darüber hinaus stattdessen auch als Additionsglieder berechnet werden.
  • Obwohl ferner der OT als das Beispiel des vorgeschriebenen oder vorbestimmten Kurbelwinkels eines bestimmten oder aller der Zylinder verwendet wird, um die Regelgröße einzugeben oder um den Adaptationsmechanismus oder den STR-Regler zu betreiben oder um die Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen, ist es alternativ möglich, irgendwelche anderen Kurbelwinkel zu verwenden, die durch den OT bestimmt werden, wie etwa 10 Kurbelwinkel vor dem OT.
  • Obwohl ferner die oben genannten Ausführungsformen in Bezug auf Beispiele beschrieben worden, die STRs verwenden, können stattdessen auch MRACS (adaptive Modell-Referenz-Regelsysteme) verwendet werden.
  • Obwohl die vorangehenden Ausführungsformen anhand der Verwendung der Ausgabe eines einzigen an einem Auspuffsystemzusammenflusspunkt installierten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, und es ist stattdessen möglich, die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung auf der Basis von Luft/Kraftstoff-Verhältnissen durchzuführen, die durch für die einzelnen Zylinder installierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren erfasst werden.

Claims (8)

  1. System zur Steuerung/Regelung einer Kraftstoffdosierung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (10), wobei das System umfasst: einen in ein Auspuffsystem (26) der Maschine eingebauten Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor (54), welcher eine Ausgabe entsprechend einer Sauerstoffkonzentration in einem von der Maschine erzeugten Abgas erzeugt; ein Maschinenbetriebszustand-Erfassungsmittel (34, 40, 44) zur Erfassung von Maschinenbetriebszuständen einschließlich wenigstens einer Maschinendrehzahl und einer Maschinenlast; ein Abtastmittel (34, S1112) zum aufeinanderfolgenden Abtasten der Ausgabe von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor; ein Auswahlmittel (34, S1112, S1200–S1218) zur Auswahl eines Elements der abgetasteten Daten basierend auf den erfassten Maschinenbetriebszuständen gemäß einer vorbestimmten Charakteristik; ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsmittel (34, S11120) zur Bestimmung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses KACT basierend auf den ausgewählten abgetasteten Daten; und ein Kraftstoffeinspritzmengen-Bestimmungsmittel (34, S1106, S1116) zur Bestimmung einer Kraftstoffeinspritzmenge (Tcyl) für einzelne Zylinder basierend auf wenigstens den erfassten Maschinenbetriebszuständen; ein Steuer-/Regelmittel (34, S1114, S1116) zur Berechnung eines Rückkopplungskorrekturkoeffizienten, welcher die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis derart korrigiert, dass das bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (KACT) auf ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (KCMD) gebracht wird, und zur Bestimmung einer Kraftstoffeinspritzausgabemenge (Tout); und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (22), welche basierend auf der be stimmten Kraftstoffeinspritzausgabemenge Kraftstoff in die einzelnen Zylinder der Maschine einspritzt; dadurch gekennzeichnet: dass das Steuer-/Regelmittel eine adaptive Steuerung/Regelung und einen Adaptierungsmechanismus hat, welcher das bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingibt, um Steuer-/Regelparameter abzuschätzen, welche den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten (KSTR) bilden, welcher die Kraftstoffeinspritzmenge derart korrigiert, dass das bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (KACT) auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (KCMD) gebracht wird.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor an einem Zusammenflusspunkt des Auspuffsystems der Maschine eingebaut ist.
  3. System gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: ein zweites Abtastmittel (34, S1120) zum Abtasten der Ausgabe von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor; ein zweites Auswahlmittel (34, S1120, S1200–S1218) zur Auswahl eines Elements der abgetasteten Daten basierend auf den erfassten Maschinenbetriebszuständen gemäß einer zweiten vorbestimmten Charakteristik; und ein Einzel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsmittel (34, S1122) zur Bestimmung von Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der einzelnen Zylinder basierend auf den von dem zweiten Auswahlmittel gemäß der zweiten vorbestimmten Charakteristik ausgewählten abgetasteten Daten, und ein zweites Steuer-/Regelmittel (34, S1124–S1128), um die Kraftstoffeinspritzmenge derart zu korrigieren, dass eine Varianz zwischen den von dem Einzel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsmittel bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der einzelnen Zylinder abnimmt.
  4. System gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: ein zweites Auswahlmittel (34, S1120, S1200–S1218) zur Auswahl eines Elements der abgetasteten Daten von dem Abtastmittel basierend auf den erfassten Maschinenbetriebszuständen gemäß einer zweiten vorbestimmten Charakteristik; und ein Einzel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsmittel (34, S1122) zur Bestimmung von Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der einzelnen Zylinder basierend auf den von dem zweiten Auswahlmittel gemäß der zweiten vorbestimmten Charakteristik ausgewählten abgetasteten Daten, und ein zweites Steuer-/Regelmittel (34, S1124–S1128), um die Kraftstoffeinspritzmenge derart zu korrigieren, dass eine Varianz zwischen den von dem Einzel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsmittel bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnissen der einzelnen Zylinder abnimmt.
  5. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Elements der abgetasteten Daten, welches gemäß der ersten oder zweiten vorbestimmten Charakteristik ausgewählt ist, verwendet wird, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse durch ein Modell und einen Beobachter zu bestimmen.
  6. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend ein zweites Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bestimmungsmittel (34, S500, S502) zur Bestimmung, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs liegt, und ein Luft/Kraftstoff-Verhältniseinstellmittel (34, S506) zum Einstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf einen vorbestimmten Wert, wenn bestimmt ist, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs liegt.
  7. System gemäß Anspruch 6, wobei der vorgeschriebene Bereich basierend auf dem Soll/Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt wird.
  8. System gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der vorbestimmte Wert das Soll/Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
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