DE69729981T2 - Gerät zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses, das ein neuronales Netzwerk benutzt - Google Patents

Gerät zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses, das ein neuronales Netzwerk benutzt Download PDF

Info

Publication number
DE69729981T2
DE69729981T2 DE69729981T DE69729981T DE69729981T2 DE 69729981 T2 DE69729981 T2 DE 69729981T2 DE 69729981 T DE69729981 T DE 69729981T DE 69729981 T DE69729981 T DE 69729981T DE 69729981 T2 DE69729981 T2 DE 69729981T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
fuel ratio
fuel
value
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69729981T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69729981D1 (de
Inventor
Akira Sakai-shi Ishida
Masuo Nara-shi Takigawa
Tatsuya Yokohama-shi Nakamura
Norihiro Fujisawa-shi Fujioka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of DE69729981D1 publication Critical patent/DE69729981D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69729981T2 publication Critical patent/DE69729981T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1405—Neural network control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1458—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • G05B13/027—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using neural networks only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/141—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a feed-forward control element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/224—Diagnosis of the fuel system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/228—Warning displays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F02D2200/0612—Fuel type, fuel composition or fuel quality determined by estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/08—Redundant elements, e.g. two sensors for measuring the same parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2477—Methods of calibrating or learning characterised by the method used for learning
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Benzinverbrennungsmotor mit Kraftstoffeinspritzsteuerung und insbesondere auf ein Steuergerät, dass die Hilfssteuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors unter Verwendung eines neuronalen Netzes durchführt.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Ebenso wie sich die Anzahl der Automobile in den letzten Jahren erhöht hat, hat sich die Bedeutung von Problemen, die sich aus der Luftverschmutzung durch Abgase ergeben, verstärkt. Zahlreiche konventionelle Automobile wurden mit Katalysatoren ausgestattet, um die Menge der in den Abgasen vorhandenen giftigen Gase, wie zum Beispiel NOx, CO und HC zu verringern, wobei der Dreiwegekatalysator ein charakteristisches Beispiel derartiger Katalysatoren darstellt. Ein Problem derartiger Katalysatoren ist jedoch, dass die Menge dieser in den Zylindern des Motors erzeugten Gase jeweils von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (dem Verhältnis des Luftstroms zu dem Kraftstoff) in den Zylindern des Motors abhängig ist. Hierbei fällt die Umwandlungseffizienz für NOx ab, wenn ein mageres (sauerstoffreiches) Luft-Kraftstoff-Verhältnis benutzt wird, während, wenn ein fettes (sauerstoffarmes) Luft-Kraftstoff-Verhältnis benutzt wird, die Umwandlungseffizienzen des Katalysators für HC und CO abfallen. Im Ergebnis ist es essenziell, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem festen Wert, der die effektivste Umwandlung der umweltverschmutzenden Gase durch den Dreiwegekatalysator ermöglicht, zu halten.
  • Hierbei muss das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert werden, um es unabhängig von dem Betriebszustand des Motors auf einem festen Wert zu halten. Eine derartige Luft- Kraftstoff-Steuerung führt eine Feed-Forward-Steuerung durch, wenn der Fahrer die Drossel abstimmt, um kompensierendes Erhöhen oder Verringern der eingespritzten Kraftstoffmenge vorzunehmen. Es ist für Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungen ebenso üblich, unter Verwendung von durch einen O2-Sensor (der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor ist) und einen linearen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (im Folgenden als ein LAF-Sensor bezeichnet) angegebenen Werten eine Feedback-Steuerung einer kompensierenden Kraftstoffeinspritzmenge durchzuführen. Diese Steuervorgänge sind insbesondere unter normalen Fahrbedingungen, zum Beispiel, wenn der Motor im Leerlauf ist oder mit einer konstanten Geschwindigkeit betrieben wird, effektiv.
  • In der Realität wird jedoch, selbst wenn der Kraftstoff durch ein Einspritzventil in den Lufteinlass eingespritzt wird, nicht der gesamte Kraftstoff in die Zylinder strömen, woraus sich solche Komplikationen, wie zum Beispiel, dass ein Teil des Kraftstoffs an den Wänden des Lufteinlassrohrs kleben wird, ergeben. Die Menge des die Rohre überziehenden Benzins weist eine komplexe Beziehung zu den Antriebsbedingungen (wie zum Beispiel den Motorumdrehungen pro Minute) und der Last (Luftdruck der Ansaugluft) und der Außenumgebung (wie zum Beispiel Ansauglufttemperatur, Kühlwassertemperatur und Atmosphärendruck) auf, wobei die Menge dieser Benzinschicht, die verdampft und in die Zylinder strömt, ebenso von verschiedenen Faktoren, wie den Antriebsbedingungen und der Außenumgebung, abhängig ist. Im Ergebnis hat es sich als sehr schwierig erwiesen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis genau zu steuern, wenn der Motorzustand in einem Übergangszustand ist, womit hier das Beschleunigen oder das Abbremsen nur unter Verwendung der einfachen Feed-Forward-Steuerung und Feedback-Steuerung gemeint sind.
  • WO 9113248 A legt das Schätzen/Berechnen und Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Motors durch Kraftstoffeinspritzsteuerung basierend auf mehreren Motorparametern (U/min. P-Einlass, Intensitätsparameter), die zu einer Zeit gemessen werden, wenn der Lambdasensor zu kalt ist, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Signal zu geben, offen. Anstelle eines neuronalen Netzes zum Berechnen der kompensierenden Kraftstoffeinspritzmenge (z. B. auch für erfasste transiente Motorzustände, s. S. 16) schlägt das genannte Dokument eine bestimmte empirische Funktion vor.
  • Ebenso sind Kontroller die neuronale Netze verwenden bekannt: siehe zum Beispiel SIRAISHI H. ET AL: „CMAC NEURAL NETWORK FOR FUEL INJECTION CONTROL", PROCEEDINGS OF THE AMERICAN CONTROL CONFERENCE, US, NEW YORK, Band –, 1993, Seiten 1773–1777, XP000411130 und/oder US-A-5 498 943 und/oder HAFNER, S. ET AL.: NEURONALE NETZE ZUR ERKENNUNG VON VERBRENNUNGSAUSSETZERN IM KRAFTFAHRZEUG", AUTOMATISIERUNGSTECHNISCHE PRAXIS-ATP, DE, OLDENBURG VERLAG MÜNCHEN, Band 37, Nr. 6, 01. Juni 1995 (1995-06-01), Seiten 49–51, XP000511025, ISSN: 0178–2320.
  • Um die Genauigkeit einer derartigen Steuerung zu verbessern, legt die offen gelegte japanische Patentanmeldung 3-235723 die Verwendung eines neuronalen Netzes zum Untersuchen der nichtlinearen Aspekte, wie zum Beispiel der Kraftstoffschicht, und zum Berechnen einer kompensierenden Kraftstoffeinspritzmenge, um die Ansprechempfindlichkeit der Steuervorrichtung für Änderungen in dem Betriebszustand des Motors zu erhöhen, offen.
  • Die 1 zeigt ein Beispiel des üblichen Aufbaus einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung, die ein neuronales Netz verwendet. Diese wird im Folgenden in Kurzfassung beschrieben. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird durch die Feed-Forward-Steuerung und die Feedback-Steuerung, die durch ein Steuergerät, das in der Zeichnung nicht gezeigt wird, durchgeführt werden, auf einem festen Wert gehalten. Jedoch wird der in der 1 gezeigte Aufbau bereitgestellt und verwendet, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem angemessenen Wert zu halten, wenn der Motor in einem Übergangszustand ist.
  • Konventionelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuereinrichtungen, die neuronale Netze verwenden, sind mit einer Zustandserfassungseinheit 210 ausgestattet, die verschiedene Parameter, die den Zustand des Motors anzeigen, erfasst, wie zum Beispiel die Motor-U/min (Ne), den Druck der Ansaugluft (Pe), die aktuelle Drosselmenge (THL), die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), die Ansauglufttemperatur (Ta), die Kühlwassertemperatur (Tw) und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) selbst. Diese erfassten Parameter werden in ein neuronales Netz eingegeben, das eingerichtet ist, um die Kompensationsmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge als seine Ausgabe zu analysieren. Diese durch das neuronale Netz berechnete Kompensationsmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge, wird durch die Schätzeinrichtung für die kompensierende Kraftstoffmenge 220 geschätzt. Diese geschätzte kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) wird einer Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), die durch das Steuergerät (nicht dargestellt) berechnet wird, hinzugefügt und ergänzt durch ein solches Vorgehen die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F). Durch ein solches Vorgehen wird für komplexere Motorübergangszustände eine genauere Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses möglich.
  • Jedoch weisen die konventionellen Steuersysteme für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die ein neuronales Netz benutzen, die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (A/F) als einen Eingabeparameter des neuronalen Netzes auf, obwohl Bedingungen eintreten, wie zum Beispiel bei extrem niedrigen Temperaturen oder wenn der Motor gerade gestartet wurde, bei denen dieser Sensor inaktiv ist und deshalb nicht benutzt werden kann. Dies resultiert in dem Problem, dass eine ergänzende Steuerung unter Verwendung des neuronalen Netzes nicht durchgeführt werden kann, bis sich der Motor erwärmt. Selbst nachdem der Motor erwärmt ist, tritt noch immer das Problem auf, dass die Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors über mehrere Jahre in einem starken Abfall seiner Leistung resultieren wird, woraus sich Abweichungen in den Ausgabewerten des neuronalen Netzes ergeben und die Leistung des gesamten Steuersystems für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verringert wird. Dies kann ebenso so zu Fehlern und der Schädigung der verschiedenen Komponenten des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystems führen.
  • Es treten ebenso Fälle auf, bei denen während des Startens eine zu große oder zu kleine Kraftstoffmenge in den Motor eingespritzt wird, was in beiden Fällen dazu führt, dass die Luft-Kraftstoff-Mischung nicht zündet. Beide Fälle führen zu dem gleichen Ergebnis, jedoch wird der Ausgabewert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors zeigen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu mager ist. Da konventionelle Steuersysteme des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht in der Lage sind, die verschiedenen möglichen Ursachen für die Zündfehler der Luft-Kraftstoff-Mischung zu berücksichtigen, werden sie das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis so benutzen, wie es vorhanden ist, was zu einer ungenauen Steuerung und zu dem Risiko führt, dass das System nicht dazu in der Lage ist, Zündfehler zu verhindern, was wiederum zu der Gefahr führt, dass potenziell schädlicher, unverbrannter Kraftstoff von dem Auspuff ausgestoßen wird.
  • Hierbei würde es, wenn die Umstände für die Zündfehler bekannt wären, möglich sein, die eingespritzte Kraftstoffmenge anzupassen, um Zündfehler zu verhindern und den Betrieb des Motors auf diese Art und Weise problemlos zu halten. In der Praxis würde die Erfassung der Umstände, die zu einem Zündfehler während des Startens führen, das Einpassen eines Drucksensors in jeden Zylinder des Motors erforderlich machen. Dies würde die Kosten des Motors erhöhen und ist deshalb ökonomisch keine brauchbare Option.
  • Beim Autofahren füllen die Benutzer den Tank mit einer aus der Vielzahl der kommerziell erhältlichen Benzinmarken, von denen jede unterschiedliche Eigenschaften aufweist, wie zum Beispiel ihre Verdunstungsrate. Hierbei ist es möglich, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerverfahren zu konzipieren, das diese verschiedenen Verdunstungsraten und insbesondere die großen Unterschiede in den Verdunstungsraten bei niedrigen Temperaturen, berücksichtigt. Jedoch sind die Automobilhersteller nicht in der Lage, zu wissen, welches Benzin durch den Automobilbesitzer verwendet wird, und passen, um Zündfehler, wenn der Motor kalt ist, zu verhindern, die Kraftstoffeinspritzmenge während des Startens den Eigenschaften des Benzins mit der schlechtesten Verdunstungsrate an. Da die meisten Fahrer üblicherweise ein Benzin mit einer höheren Verdunstungsrate verwenden werden, wird die eingespritzte Kraftstoffmenge im Ergebnis größer als erforderlich sein, was zu der Gefahr führt, dass potenziell schädlicher, unverbrannter Kraftstoff aus dem Auspuff ausgestoßen wird.
  • Ebenso wird während des Betriebs die in den Motor eingespritzte Kraftstoffmenge durch eine Feed-Forward-Steuerung, die auf einen Benzintyp, basierend auf der Verdunstungsrate, festgelegt ist, berechnet, so dass keine genaue Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden kann, wenn ein unterschiedlicher Benzintyp verwendet wird. Insbesondere wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bei niedrigen Temperaturen nicht arbeiten, so dass das Kompensieren unter Verwendung der Feedback-Steuerung und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung, die ein neuronales Netz verwendet, nicht möglich sein wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das erste Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Gerät zur Steuerung bereitzustellen, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angemessen steuern kann, ohne berücksichtigen zu müssen, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor geschädigt ist.
  • Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Gerät zur Steuerung bereitzustellen, dass jeden Fehler oder jede Schädigung in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem einfach erkennen kann und das die Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Bezug auf solche Fehler oder Schädigungen angemessen kompensieren kann.
  • Das dritte Ziel der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung eines neuronalen Netzes den Benzintyp zu schätzen und die eingespritzte Kraftstoffmenge bei niedrigen Motortemperaturen angemessen einzustellen, um Zündfehler und den Ausstoß von unverbranntem Kraftstoff zu verhindern.
  • Das vierte Ziel der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung eines neuronalen Netzes, welches Zündfehler berücksichtigt, eine angemessene Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchzuführen und das neuronale Netz die Kraftstoffeinspritzmenge steuern zu lassen, so dass keine Zündfehler eintreten.
  • Das erste Ziel der Erfindung kann durch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuergerät zum Ausführen der Hilfssteuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch das Kompensieren einer von einem Steuersystem eingestellten Kraftstoffeinspritzmenge zum Aufrechterhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einem vorbestimmten Wert erreicht werden, wobei das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umfasst: die Zustandserfassungseinheit zum Erfassen einer Vielzahl von physikalischen Werten, die bei Niedrigtemperatur gemessen werden können und die einen Zustand eines Motors anzeigen, wobei Niedrigtemperatur eine Temperatur ist, bei der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nicht wirksam sein kann, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit zum Empfangen der durch die Zustandserfassungseinheit erfassten Vielzahl der physikalischen Werte als Eingabeparameter und zum Schätzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung eines neuronalen Netzes und die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge zum Berechnen einer kompensierenden Kraftstoffmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge aus dem geschätzten Luft-Kraftstoff- Verhältnis, gekennzeichnet durch die Kraftstoffzeitreihendaten-Speichereinheit zum Speichern von Zeitreihendaten für die Kraftstoffeinspritzmenge, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung die Zeitreihendaten der Kraftstoffeinspritzmenge als einen Eingabeparameter aufweist.
  • Hierbei bezieht sich die Niedrigtemperatur auf eine Temperatur, bei der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nicht wirksam sein kann, wobei solche Temperaturen für konventionelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 50°C oder niedriger sind. Für die vorliegende Erfindung ist die Erfassung einer Temperatur von 0°C oder höher ausreichend. Die Berechnung der Kompensationsmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge enthält ebenso die Berechnung eines Kompensationskoeffizienten, der mit der Kraftstoffeinspritzmenge multipliziert wird, um eine Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen, die die Kompensationsmenge enthält. Durch ein solches Vorgehen kann bei Niedrigtemperatur, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nicht wirksam sein kann, eine angemessene Kompensationsmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge dadurch berechnet werden, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch das neuronale Netz geschätzt wird, so dass die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, bei Niedrigtemperatur oder wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor geschädigt ist, unter Verwendung des neuronalen Netzes durchgeführt werden kann.
  • Hierbei kann das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ferner umfassen: eine Parameterbereichfeststelleinheit zum Feststellen, ob wenigstens einer der Eingabeparameter der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit außerhalb eines dem Eingabeparameter entsprechenden vorbestimmten Bereichs ist, und eine Parameterumwandlungseinheit zum Umwandeln eines Eingabeparameters, der als außerhalb des entsprechenden Bereichs eines vorgegebenen Werts liegend festgestellt wurde.
  • Hierbei ist es für den einem Eingabeparameter entsprechenden Bereich erwünscht, während eines Lernvorgangs in das neuronale Netz eingegeben zu werden und für den Bereich einen Höchstwert und einen Mindestwert für den Wert des Eingabeparameters einzustellen.
  • Mit dem oben beschriebenen Aufbau werden, wenn Parameter, die außerhalb eines zugelassenen Bereichs liegen, in das neuronale Netz einzugeben sind und insbesondere, wenn Parameter, die außerhalb des Lernbereichs des neuronalen Netzes sind, ein zugeben sind, die Parameter, bevor sie in das neuronale Netz eingegeben werden, in vorbestimmte Werte umgewandelt, so dass die Genauigkeit der Schätzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufrechterhalten werden kann.
  • Hierbei kann das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ferner eine Transitionsmengenerfassungseinheit zum Erfassen einer Transitionsmenge für den Motor enthalten, wobei die Einheit zur Berechnung der kompensierenden Kraftstoffmenge die Kompensationsmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der erfassten Transitionsmenge einstellen kann.
  • Mit dem oben beschriebenen Aufbau können, durch das Unterdrücken der Kompensation der Kraftstoffeinspritzmenge während des normalen Betriebs durch das Nichthinzufügen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu den Eingabeparametern des neuronalen Netzes, normale Betriebssystemfehler überwunden werden, wobei die angemessene Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während Übergangszuständen des Motors noch immer möglich ist. Hierbei können die Übergangszustände dadurch erfasst werden, dass die Transitionsmengenerfassungseinheit die Transitionsmenge basierend auf der Änderung in wenigstens einem der durch die Zustandserfassungseinheit erfassten physikalischen Werte erfasst. Alternativ kann die Transitionsmengenerfassungseinheit die Transitionsmenge basierend auf der Änderungsmenge in dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfassen. Weiterhin kann das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Folgendes umfassen: einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zum Erfassen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei die Transitionsmengenerfassungseinheit die Transitionsmenge basierend auf der Änderungsmenge in dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfassen kann. Hierbei führt das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung verwendete neuronale Netzwerk einen Lernvorgang unter Verwendung von Lerndaten durch, die die Information enthalten, die anzeigt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu mager, sondern zu fett ist, wenn eine Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das nicht mit der Kraftstoffeinspritzmenge kompatibel ist.
  • Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann, selbst wenn eine Ablesung zeigt, dass die Luft-Kraftstoff-Mischung zu mager ist, wenn ein Zündfehler wegen des Einspritzens ei ner überschüssigen Kraftstoffmenge eintritt, die Steuerung zur weiteren Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge unterdrückt werden, so dass die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verbessert werden kann.
  • Hierbei kann das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ferner eine Kraftstofftypbestimmungseinheit zum Bestimmen eines durch den Motor verwendeten Kraftstofftyps enthalten, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit einen numerischen Wert enthalten kann, der den Eigenschaften des bestimmten Kraftstofftyps als einem Eingabeparameter entspricht.
  • Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit dem durch den Fahrer gewählten Kraftstofftyp durchgeführt werden.
  • Hierbei enthält ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum Ausführen einer Hilfssteuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch das Kompensieren einer durch ein Steuersystem eingestellten Kraftstoffeinspritzmenge zur Aufrechterhaltung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einem vorbestimmten Wert Folgendes: eine Zustandserfassungseinheit zum Erfassen einer Vielzahl von physikalischen Werten, die einen Zustand des Motors, einschließlich einer Kraftstoffeinspritzmenge und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, anzeigen, eine Ansaugluftmengeschätzeinheit zum Schätzen einer Zylinderansaugluftmenge unter Verwendung eines neuronalen Netzwerks mit wenigstens zwei der durch die Zustandserfassungseinheit erfassten physikalischen Werte und eine Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge zum Berechnen einer kompensierenden Kraftstoffmenge aus der Kraftstoffeinspritzmenge und dem durch die Zustandserfassungseinheit erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der durch die Ansaugluftmengeschätzeinheit geschätzten Zylinderansaugluftmenge.
  • Mit dem oben genannten Aufbau kann das durch das neuronale Netz geschätzte Objekt speziell erfasst werden, so dass die Kompensation während des Lernvorgangs und die Erfassung der Ursachen eines Problems einfacher werden, wodurch die Entwicklung des Systems unterstützt wird.
  • Vorzugsweise schätzt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit eine Änderungsmenge in einem sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehenden physikalischen Wert und die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge berechnet die kompensierende Kraftstoffmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge aus dem geschätzten physikalischen Wert, der sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezieht.
  • Hierbei sind die physikalischen Werte, die sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehen, physikalische Werte, die die Größe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses direkt beeinflussen. Die Änderungsmenge bezeichnet den Änderungsbetrag und/oder die Änderungsgeschwindigkeit. Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei Niedrigtemperaturen, bei denen ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nicht wirksam sein kann, durch ein neuronales Netz geschätzt werden, wobei das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis anschließend benutzt wird, um eine kompensierende Kraftstoffmenge zu berechnen. Da die kompensierende Kraftstoffmenge aus dem Änderungsbetrag berechnet wird, können durch das Nichtverwenden des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als einen Eingabeparameter die Effekte von normalen Betriebssystemfehlern eliminiert werden.
  • Hierbei kann die Änderungsmengenschätzeinheit die Vielzahl der erfassten physikalischen Werte als Eingabeparameter aufweisen, die Änderungsmengenschätzeinheit kann zum Schätzen eines sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehenden physikalischen Wertes ein neuronales Netz verwenden und die Änderungsmengenschätzeinheit kann durch das Berechnen einer Änderungsmenge in dem physikalischen Wert eine Änderungsmenge in den sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehenden Eingabeparametern schätzen.
  • Ebenso kann der sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehende physikalische Wert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein.
  • Auch hierbei kann das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit benutzte neuronale Netz einen Lernvorgang unter Verwendung von Lerndaten, die die Information enthalten, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu mager, sondern zu fett ist, wenn eine Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das nicht mit der Kraftstoffeinspritzmenge kompatibel ist, durchführen. Durch ein solches Vorgehen kann, wenn wegen des überhöhten Einspritzens von Kraftstoff Zündfehler auftreten, die angemessene Steuerung durchgeführt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die eine spezielle Ausführung der Erfindung darstellen, vorgenommen wird, offensichtlich werden.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines konventionellen Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zeigt.
  • 2 zeigt den Aufbau des gesamten Geräts zur Steuerung, auf das sich die erste Ausführung bezieht.
  • 3 zeigt den Hardwareaufbau der Motorsteuereinheit.
  • 4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das den Aufbau der Motorsteuereinheit zeigt.
  • 5 ist ein Funktionsblockdiagramm für das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der ersten Ausführung.
  • 6 zeigt ein Modellbeispiel des Lernvorgangs für das neuronale Netz der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit.
  • 7A zeigt die Ergebnisse der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung gemäß der Feedback-Steuerung während der Übergangsbedingungen.
  • 7B zeigt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das ein Steuerresultat des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der ersten Ausführung ist, während der Übergangszustände.
  • 8 zeigt ein Modellbeispiel des Lernvorgangs für das neuronale Netz der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit, wenn ein Zündfehler berücksichtigt wird.
  • 9 zeigt ein Beispiel der Änderung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis während eines Zündfehlers.
  • 10 zeigt ein weiteres Beispiel der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während eines Zündfehlers.
  • 11 ist ein Funktionsblock, der das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der zweiten Ausführung zeigt.
  • 12 ist ein Fließdiagram, das den Betrieb des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der zweiten Ausführung zeigt.
  • 13A zeigt einen Vergleich des basierend auf außerhalb des Lernbereichs liegenden Eingabedaten geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • 13B zeigt einen Vergleich des nach dem Umwandeln der außerhalb des Lernbereichs liegenden Eingabedaten geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • 14A zeigt einen Vergleich eines durch ein neuronales Netz mit einer Eingabe von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit einem durch ein neuronales Netz mit den Lerndaten geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • 14B zeigt einen Vergleich des durch ein neuronales Netz ohne die Eingabe aus einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit einem mit den Lerndaten geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • 15A zeigt den Aufbau eines neuronalen Netzes, das mit einer Eingabe aus einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor eingerichtet ist.
  • 15B zeigt den Aufbau eines neuronalen Netzes, das nicht mit einer Eingabe aus einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor eingerichtet ist.
  • 16 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der dritten Ausführung zeigt.
  • 17 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der dritten Ausführung zeigt.
  • 18 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der dritten Ausführung zeigt.
  • 19 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vierten Ausführung zeigt.
  • 20A zeigt den Aufbau der Feststellungseinheit der Sensoreigenschaften.
  • 20B zeigt einen Zustand, bei dem sich die Eigenschaften des erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unterscheiden.
  • 21A zeigt die Ergebnisse der durch die Feedback-Steuerung erreichten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung, wenn sich die Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors geändert haben.
  • 21 zeigt die Ergebnisse der durch die Feedback-Steuerung erreichten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung, bei denen der Feedback-Gewinn den Änderungen der Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors entsprechend geändert wurde.
  • 22 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein unterschiedliches Beispiel eines Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vierten Ausführung, das eine Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung enthält, zeigt.
  • 23 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der fünften Ausführung, das eine Fehler-/Schädigungserfassungseinrichtung erhält, zeigt.
  • 24 zeigt die Positionen der Erfassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor der katalytischen Umwandlung und nach der katalytischen Umwandlung.
  • 25 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der sechsten Ausführung, das eine Fehler-/Schädigungserkennungsvorrichtung enthält, zeigt.
  • 26 ist ein Fließdiagramm, das den Betrieb der Fehler-/Schädigungserkennungsvorrichtung der sechsten Ausführung zeigt.
  • 27 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der siebten Ausführung, das eine Fehler-/Schädigungserkennungsvorrichtung enthält, zeigt.
  • 28 zeigt ein Modellbeispiel des Lernvorgangs der Abgasmischungsschätzeinheit.
  • 29 ist ein Fließdiagramm, das den Betrieb des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der siebten Ausführung zeigt.
  • 30 zeigt ein Modellbeispiel des Lernvorgangs des neuronalen Netzes, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jeden Zylinder berechnet.
  • 31 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der achten Ausführung zeigt.
  • 32 zeigt ein Modellbeispiel des Lernvorgangs des neuronalen Netzes in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit.
  • 33 ist ein Fließdiagramm, das den Betrieb des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der achten Ausführung zeigt.
  • 34A zeigt die Ergebnisse der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung gemäß einem konventionellen Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  • 34B zeigt die dem Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der achten Ausführung entsprechenden Ergebnisse der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung.
  • 35 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Benutzung einer Kraftstofftypbestimmungseinheit zeigt.
  • 36 zeigt ein Modellbeispiel des Lernvorgangs des neuronalen Netzes in der Kraftstofftypbestimmungseinheit.
  • 37 zeigt das durch die Einheit zur Berechnung der kompensierenden Kraftstoffmenge der 36 benutzte Motorkennfeld.
  • 38 zeigt einen weiteren beispielhaften Aufbau des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der 36.
  • 39 ist ein Fließdiagramm für den Betrieb des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  • 40 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das eine Schädigungseinflusseinheit enthält, zeigt.
  • 41 ist ein Fließdiagramm, das den Betrieb des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das eine Schädigungseinflusseinheit enthält, bis zur Speicherung des Kraftstofftyps zeigt.
  • 42 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das eine Kurbel-U/min-Drehzahl-Einheit enthält, zeigt.
  • 43 zeigt ein Beispiel des Modells des Anhaftverhaltens für den eingespritzten Kraftstoff.
  • 44 zeigt ein weiteres Beispiel des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  • 45A zeigt einen Teil der Tabelle, die durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit benutzt wird.
  • 45B zeigt einen weiteren Teil der Tabelle, die durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit benutzt wird.
  • 46 ist ein Funktionsblockdiagramm des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der neunten Ausführung und
  • 47 ist ein Modellbeispiel des Lernvorgangs des neuronalen Netzes der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
  • Im Folgenden werden die Ausführungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführung
  • Die 2 zeigt ein skizziertes Modell des Aufbaus des Steuergeräts. das ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der ersten Ausführung der Erfindung enthält. Wie in der 2 gezeigt, werden die Ausgaben des Drosselsensors 1, des Ansaugluftdrucksensors m, des Ansauglufttemperatursensors n, des Kühlwassertemperatursensors o, des Kurbel-U/MIN-Drehzahl-Sensors p, des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors q und (abhängig von dem Ereignis) des Batterievoltmeters v in die Motorsteuereinheit C eingegeben, die anschließend die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) berechnet, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem bestimmten Wert hält. Die Motorsteuereinheit C gibt diese berechnete Kraftstoffeinspritzmenge an das Einspritzventil I, das die angegebene Kraftstoffmenge in den Motor einspritzt. Es ist zu beachten, dass die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors q nicht benutzt wird, wenn der Motor kalt ist.
  • Der Hardwareaufbau der Motorsteuereinheit C wird in der 3 gezeigt. Wie in der Figur gezeigt, besteht die Motorsteuereinheit aus einer CPU 201 zum Durchführen der Berechnungen, einem ROM 202, der solche Informationen, wie zum Beispiel ein Steuerprogramm speichert, verschiedenen Motorkennfeldern, Bewertungswerten für das neuronale Netz, Schwellwerten und Transferfunktionen, einem RAM 203, der verwendet wird, um berechnete Daten zu speichern, einem A/D-Wandler 3 und einem D/A-Wandler.
  • Die 4 ist ein Funktionsblockdiagramm für die Motorsteuereinheit C, die durch den Hardwareaufbau der 3 ausgeführt wird. Wie in dieser Zeichnung gezeigt, besteht die Motorsteuereinheit hauptsächlich aus einer Berechnungseinheit für eine Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 und einer Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2.
  • Die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 führt die Feed-Forward-Steuerung unter Verwendung eines Motorkennfelds für die Eingaben aus allen Sensoren nachdem diese durch den A/D-Wandler 3 in digitale Werte umgewandelt wurden zusätzlich zu der Feedback-Steuerung aus dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor q innerhalb seines Betriebstemperaturbereichs durch, um konventionellen Techniken entsprechend, die Kraftstoffeinspritzgrundmenge (Gfb) zu berechnen.
  • Während des normalen Betriebs des Motors wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) nur durch die Operation dieser Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 allein auf dem spezifischen Wert gehalten.
  • Die Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2 berechnet die Korrekturmenge (ΔGf), die der durch die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge berechneten Kraftstoffeinspritzgrundmenge (Gfb) während des Übergangsbetriebs des Motors hinzugefügt wird. Die Korrekturmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) wird durch ein neuronales Netz unter Verwendung der Ausgabe jedes Sensors und der Kraftstoffeinspritzmenge in dem vorhergehenden Steuerzyklus, die die Summe der durch die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 berechneten Kraftstoffeinspritzgrundmenge und der durch die Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2 berechneten Korrekturmenge (ΔGf) in dem vorhergehenden Steuerzyklus ist, berechnet.
  • Diese Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2 ist die Hauptkomponente des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Erfindung.
  • Es sollte hier festgestellt werden, dass die Korrekturmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge durch ein neuronales Netz ohne Verwendung der Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors q berechnet wird, obwohl das System so eingestellt werden kann, dass die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors q nicht benutzt wird, wenn der Motor kalt ist, jedoch innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors q benutzt wird, wobei das neuronale Netz eingestellt wird, um den Berechnungsvorgang solchen Temperaturänderungen entsprechend zu wechseln.
  • Das Folgende ist eine kurze Darstellung des Steuerbetriebs des zuvor beschriebenen Aufbaus. Zuerst werden, wenn das Automobil gefahren wird, die Sensoren 1 bis p und, wenn angemessen, der Sensor q verwendet, um die aktuellen Bedingungen des Motors E zu erfassen, wobei die Ausgabe jedes Sensors durch den A/D-Wandler 3 umgewandelt wird und anschließend in die Einheit zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1, die die Sensorausgaben benutzt, eingegeben wird, um die Kraftstoffeinspritzgrundmenge (Gfb) zu berechnen. Hierbei werden die Zeitreihendaten der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmengen (Gf) in vorhergehenden Steuerzyklen in der Zeitreihendatenspeichereinheit 4, die innerhalb des RAM bereitgestellt wird, gespeichert. Diese in der Zeitreihendatenspeichereinheit 4 gespeicherten Kraftstoffeinspritzmengen werden zusammen mit den durch die verschiedenen Sensoren erfassten und durch den D/A-Wandler umgewandelten Motorparametern in die Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2 eingegeben. Die Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2 berechnet dann eine Kompensationsmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge. Die Ergebnisse dieser Berechnungen (Gfb) und (ΔGf) werden dann addiert, um die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge zu ergeben, die die Menge des Kraftstoffs ist, die in den Motor E durch das Einspritzventil I eingespritzt wird. Es sollte hierbei beachtet werden, dass während die Zeitreihendatenspeichereinheit 4 als nur eine Zeitreihe der Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) speichernd beschrieben wurde, sie ebenso für die Ausgaben der Sensoren Zeitreihendaten speichern kann.
  • Die 4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das den Aufbau des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dieser ersten Ausführung zeigt. Wie in der Figur gezeigt, besteht dieses Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus einer Zustandserfassungseinheit 10, einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 und einer Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30. Hierbei besteht die Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2 aus der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 und der Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30, während die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 aus allen Sensoren, dem A/D-Wandler 3 und der Zeitreihendatenspeichereinheit 4 besteht.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass die Geräte zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in jeder der folgenden Ausführungen jeweils ein Teil des in den 1 bis 3 gezeigten Steuergeräts sind.
  • Die Zustandserfassungseinheit 10 ist der Teil des Steuergeräts, der eine Vielzahl von physikalischen Parametern, die den Zustand des Motors E anzeigen und die selbst dann erfasst werden können, wenn der Motor kalt ist, erfasst. Wie zuvor beschrieben, sind die erfassten physikalischen Parameter die Motor-U/MIN (ne), der Ansaugluftdruck (Pb), der vorhandenen Drosseldruck (THL), die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), die Ansauglufttemperatur (Ta) und die Kühlwassertemperatur (Tw), wobei die Zustandserfassungseinheit 10 aus den Sensoren für die oben genannten Werte, einer CPU 201, die die Werte jedes Sensors verwendet, um mit den durch die Sensoren erfassten Werte bestimmte Berechnungen durchzuführen, und einem RAM 203, der die in den vorhergehenden Steuerzyklen eingespritzte Kraftstoffmenge speichert, besteht. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Benutzung der oben aufgelisteten Werte beschränkt ist und ebenso andere physikalische Werte erfassen kann.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 empfängt eine Eingabe der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte als Parameter und ist der Teil des Steuergeräts, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter Verwendung eines neuronalen Netzes schätzt, was im Folgenden detailliert beschrieben wird.
  • Der durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 verwendete Lernvorgang des neuronalen Netzes wird in der 5 gezeigt. Die 5 zeigt ein Modellbeispiel des Lernvorgangs für ein neuronales Netz, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit der Motor-U/MIN (Ne), dem Ansaugluftdruck (Pb), der vorhandenen Drosselmenge (THL), der Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), der Ansauglufttemperatur (Ta) und der Kühlwassertemperatur (Tw) als seine Eingabeparameter schätzt. Hierbei werden die Lerndaten durch das Installieren eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (LAF-Sensor) 10a, direkt hinter dem Auslassventil jedes Zylinders oder in der Auspuffrohrerfassungseinheit und durch das Installieren der in der 4 gezeigten Zustandserfassungseinheit 10 in den Motor E, um Eingabeparameter zu erfassen, gesammelt. Durch ein solches Vorgehen kann das neuronale Netz Lerndaten für den aktuellen Betrieb des Motors erhalten. Hierbei werden die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 10a anfänglich erwärmt, so dass selbst dann, wenn der Motor selbst kalt ist, die Sensoren in der Lage sind normal zu arbeiten. Das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) wird zusammen mit jedem der Parameter in das neuronale Netz eingegeben, wobei das neuronale Netz aufgebaut ist, die Abweichung e zwischen einem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) zu erkennen und seinen Aufbau so zu verändern, dass diese Abweichung e innerhalb eines zugelassenen Bereichs, wie zum Beispiel 0,1 auf der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Skala, liegt.
  • Hierbei wird in Hinsicht auf die Erfassungsverzögerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors die angemessene Feed-Forward-Steuerung durch das Verwenden von Verzögerungslerndaten zum Vergleichen von eingegebenen Daten erreicht. Hierbei können die zuvor eingegebenen Werte jedes der Parameter ebenso als Eingabedaten verwendet werden, wobei es in einem solchem Fall für die Zeitreihendatenspeichereinheit 4 möglich ist, die Zeitreihendaten für die Parameter zu speichern.
  • Die auf der Abweichung e basierenden Änderungen in dem Aufbau des neuronalen Netzes werden gemäß eines Rückwärtspropagierungsverfahrens durchgeführt, wodurch jeder der Eingabeparameter gemäß einer Transferfunktion umgewandelt wird, wobei der Wichtungswert benutzt wird, um jeden umgewandelten Eingabeparameter zu multiplizieren und der Schwellwert für jede Verarbeitungseinheit mit einem vorbestimmten Verfahren gemäß des Wertes der Abweichung e geändert wird. Hierbei wird die Sigmoidal-Tangenfunktion (f(x) = tan(x)) als die Transferfunktion benutzt. Sofern jedoch das neuronale Netz den Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus jedem der dargestellten Parameter erhält, kann eine Vielzahl von Aufbauten benutzt werden. Dies ist ebenso bei dem Lernvorgang des neuronalen Netzes auf den in den folgenden Ausführungen Bezug genommen wird der Fall. Im Ergebnis dieser Lernvorgänge kann das neuronale Netz das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) für einen Übergangszustand des Motors, wenn die Drosselmenge geändert wird, schätzen.
  • Die Einheit zur Berechnung der kompensierenden Kraftstoffmenge 30 berechnet die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge aus dem von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit, die mit dem oben beschriebenen neuronalen Netz ausgestattet ist, geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F). Genauer gesagt, wird die Relation zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und der Kompensationsmen ge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge als an eine P (proportionierte) oder PI (proportionierte, differenzielle) Relation annähernd gesetzt, so dass (ΔGf) gemäß einer Gleichung, wie zum Beispiel (ΔGf) = K1*(A/F) oder (ΔGf) = K1*(A/F) + K2*ΣA/Fberechnet werden kann.
  • Hierbei sind K1 und K2 Konstanten, deren Werte in Übereinstimmung mit den Ergebnissen des Experimentierens eingestellt werden.
  • Das Folgende ist eine Beschreibung des Betriebs des Geräts zu Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des oben beschriebenen Aufbaus. Zuerst erfasst die Zustandserfassungseinheit 10 die Motor-U/min (Ne), den Ansaugluftdruck (Pb), die vorhandene Drosselmenge (THL), die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), die Ansauglufttemperatur (Ta) und die Kühlwassertemperatur (Tw). Als Nächstes schätzt das neuronale Netz in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten als seinen Eingabewerten das Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 berechnet dann unter Verwendung des geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf). Diese kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) wird dann zu der durch die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 berechneten Kraftstoffeinspritzgrundmenge (Gfb) addiert, um die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) zu ergeben, die dann an das Einspritzventil I ausgegeben wird, so dass die angemessene Kraftstoffmenge in den Motor E eingespritzt wird.
  • Die 6A zeigt die Ergebnisse der Feedback-Steuerung, die einen O2-Sensor benutzt, wenn die Drossel plötzlich geöffnet oder geschlossen wird, um dadurch das axiale Drehmoment für 5 kgm bis 10 kgm, wenn Ne = 2000 U/min, zu ändern. Die 6b zeigt die Ergebnisse der durch das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Erfindung unter den gleichen Bedingungen durchgeführten Steuerung.
  • Wie durch das Vergleichen der 6A und 6B ersichtlich ist, sind in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der 6B weniger Schwankungen vorhanden, wobei derartige Schwankungen, während des Übergangsbetriebs des Motors, selbst dann innerhalb ei nes gegebenen Bereichs gehalten werden, wenn ein erfasster Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors nicht eingegeben wird.
  • Bei dem Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des oben beschriebenen Aufbaus enthalten die Eingaben in das neuronale Netz nicht die Ausgabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, der nicht wirksam sein würde, wenn der Motor kalt ist, so dass die genaue Feed-Forward-Steuerung unter Verwendung des neuronalen Netzes selbst dann durchgeführt werden kann, wenn der Motor aus dem Kaltzustand gestartet wird. Ebenso ist es nicht länger erforderlich, die Schädigung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors nach einer Benutzung über Jahre zu berücksichtigen.
  • Hierbei ist es für das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 benutzte neuronale Netz erwünscht, dass es seinen Lernvorgang unter Berücksichtigung der Zündungsfehler des Motors durchführt. Dies bezieht sich auf Fälle während des Betriebs des Motors und insbesondere darauf. wenn der Motor gestartet wird. wenn durch das Einspritzventil I zu viel Kraftstoff eingespritzt wird, was in einer Luft-Kraftstoff-Mischung resultiert, die zu fett ist, oder umgekehrt, dass zu wenig Kraftstoff eingespitzt wird, was dazu führt, dass eine Mischung zu mager ist, was zum Versagen des Zündens der Zylinder des Motors führt. In beiden dieser Fälle wird der entweder hinter dem Auslassventil jedes Zylinders oder in der Rohrabgaserfassungseinheit bereitgestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor den Zylinderluftstrom so erfassen, wie er ist, so dass die Ausgabewerte des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in beiden Fällen anzeigen werden, dass die Mischung zu mager ist. Sollte ein neuronales Netz diesen Wert, der unabhängig von der Tatsache, dass die Mischung zu fett ist, anzeigt, dass die Mischung zu mager ist, verwenden, wird das neuronale Netz eine fehlerhafte Angabe für das Einspritzventil I, mehr Kraftstoff einzusoritzen, ausgaben. Aus diesem Grund ist es für das neuronale Netz erwünscht, die Ursachen der Zündungsfehler zu untersuchen, um die Ausgabe solcher fehlerhaften Steuerangaben zu vermeiden.
  • Das Folgende ist eine Erklärung eines neuronalen Netzes, das die Ursachen von Zündungsfehlern beim Motor untersucht. Ein Modellbeispiel des Lernvorgangs eines solchen neuronalen Netzes wird in der 7 gezeigt. Die 7 unterscheidet sich von der 5 durch die Bereitstellung der Zündungsfehlerfeststellungseinheit 10b. Diese Zündungsfehlerfeststellungseinheit 10b vergleicht das durch den Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor 10a erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) mit der Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) und stellt fest, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) zu fett ist, wenn keine Übereinstimmung zwischen der Erfassung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F), das zu mager ist, und der Einspritzung der Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), die eine adäquate Menge ist, vorhanden ist.
  • Genauer gesagt, wenn während des Startens ein Zündungsfehler eintritt, selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stetig reduziert wird, wenn ein Zündungsfehler eintritt, wird das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) anzeigen, dass die Mischung zu mager ist, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhöht wird, bis es den Grenzwert für den erfassbaren Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors erreicht. An diesem Grenzwert tritt ein Zeitraum X, in dem keine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eintritt, ein. Sollte dieser Zeitraum X trotz Änderungen in der Kraftstoffeinspritzmenge eintreten, so beweist dies, dass keine Übereinstimmung zwischen dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der eingespritzten Kraftstoffmenge vorhanden ist, so dass dieser Zeitraum X anzeigt, dass ein Zündungsfehler eingetreten ist. Wenn der Motor angetrieben wird und Untersuchungsdaten erhalten werden, kann das neuronale Netz gelehrt werden, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis während dieses Zeitraums X auf einen vorbestimmten Wert, wie zum Beispiel „10", der zeigt, dass die Mischung zu fett ist, zu ändern. Durch ein solches Vorgehen kann das neuronale Netz Fälle, bei denen die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors anzeigt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu mager ist, obwohl es tatsächlich zu fett ist, korrigieren.
  • Ebenso wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge stetig erhöht wird, wie zum Beispiel, wenn der Motor gestartet wird und ein Zündungsfehler eintritt, wie in der 10 gezeigt, dies in einem Bereich Y resultieren, wenn sich die Änderung in dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht stetig verringert, sondern tatsächlich erhöht. Hierbei ist es, anstelle des Erfassens eines Bereichs X, bei dem eine konstante Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors vorhanden ist, möglich, einen Zündungsfehler durch das Erfassen eines Bereichs Y, bei dem sich die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors trotz der stetigen Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge erhöht, zu erfassen. Wenn der Motor angetrieben wird und Untersuchungsdaten erhalten werden, kann das neuronale Netz gelehrt werden, das Luft- Kraftstoff-Verhältnis während des Zeitraums Y auf einen vorbestimmten Wert, der anzeigt, dass die Mischung zu fett ist, zu ändern.
  • Hierbei ist es erwünscht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und die eingespritzte Kraftstoffmenge (Gf) während des Zeitraums Y zu berücksichtigen, wenn der Wert berechnet wird, der anzeigt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu fett ist.
  • Es sollte beachtet werden, dass diese Verfahren zum Erfassen von Zündungsfehlern mit einem neuronalen Netz ebenso auf die weiteren Ausführungen angewendet werden können. Hier wurden Zündungsfehler durch das Berücksichtigen der Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) und ihrer Änderungsmenge erfasst, obwohl die sich auf die tatsächlich aufgenommene Zylinderkraftstoffmenge beziehenden Parameter stattdessen verwendet werden können, von denen die Drosselmenge (THL) ein Beispiel ist.
  • Zweite Ausführung
  • Wenn die eingegebenen Parameter in dem Bereich der Lerndaten sind, können neuronale Netze eine hohe Schätzgenauigkeit aufrechterhalten. Wenn jedoch die eingegebenen Parameter nicht in dem Bereich der Lerndaten liegen, sind neuronale Netze keineswegs dazu in der Lage, die Genauigkeit aufrechtzuerhalten und geben hochgradig ungenaue Schätzungen aus. Im Ergebnis werden in der ersten Ausführung Fälle vorhanden sein, bei denen die Eingaben von Parametern, die außerhalb des Bereichs der Lerndaten liegen, in einem Zusammenbruch der Fähigkeit des Systems, eine genaue Steuerung durchzuführen, resultieren werden.
  • Als ein Beispiel für das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der ersten Ausführung kann der Bereich der Lerndaten für die Parameter der Ansauglufttemperatur (Ta) mit –30°C bis 60°C vorgegeben sein. Dieser Bereich wird gesetzt, da Änderungen der Ansauglufttemperatur außerhalb dieses Bereichs einen geringen Effekt auf das Ausmaß haben, in dem sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändert, und es sehr wenig Fälle geben wird, bei denen die Temperatur außerhalb des dargestellten Bereichs liegen wird. In einem Fall, in dem die Temperatur außerhalb des dargestellten Bereichs der Lerndaten ist, wie zum Beispiel bei Ta = 70°C, wird das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringfügig versetzt angegeben.
  • Das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dieser zweiten Ausführung ist mit Zusatzkomponenten versehen, um dieses Problem der ersten Ausführung anzugehen. In der 11 wird ein Funktionsblockdiagramm für das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der zweiten Ausführung gezeigt. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, unterscheidet sich das vorliegende Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dadurch von dem der ersten Ausführung, dass es mit einer Parameterbereichfeststellungseinheit 40a und einer Parameterumwandlungseinheit 40b versehen ist.
  • Die Parameterbereichfeststellungseinheit 40a stellt fest, ob jeder der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten, Parameter innerhalb von einem Bereich ist, der jeweils für jeden der Parameter eingestellt ist. Hierbei wird der Bereich zwischen den niedrigsten und den höchsten Werten jeder der Parameter, die durch das von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 verwendete neuronale Netz während der Untersuchung verwendet wurden, für jeden der Parameter als der vorbestimmte Bereich verwendet.
  • Die Parameterumwandlungseinheit 40b wandelt den Wert eines Parameters, der durch die Parameterbereichfeststellungseinheit 40a als außerhalb des jeweils eingestellten Bereichs des Parameters liegend festgestellt wurde, auf einen Wert um, der innerhalb dieses Bereichs liegt. Genauer gesagt, wenn der Wert des Parameters höher als der Höchstwert des Bereichs ist, wandelt die Parameterumwandlungseinheit 40b den Wert des Parameters in den Höchstwert des Bereichs um, während, wenn der Wert des Parameters geringer als der Mindestwert des Bereichs ist, die Parameterumwandlungseinheit 40b den Wert des Parameters in den Mindestwert des Bereichs umwandelt.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des oben beschriebenen Aufbaus. Das Fließdiagramm für das vorliegende Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird in der 12 gezeigt. Zuerst erfasst die Zustandserfassungseinheit 10 jeden der physikalischen Werte (S101). Als Nächstes stellt die Parameterbereichfeststellungseinheit 40a fest, ob jeder der Parameter innerhalb seines jeweils eingestellten Bereichs ist (S102). Hierbei wandelt die Parameterumwandlungseinheit 40b, wenn ein Parameter vorhanden ist, der außerhalb seines eingestellten Bereichs ist, diesen Parameter in einen vorbestimmten Wert um (S103) und gibt diesen in die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 ein. Die Parameter, die innerhalb des eingestellten Bereichs sind, werden wie sie sind in die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 eingegeben. Danach schätzt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis basierend auf diesen eingegebenen Werten und die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 berechnet die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf).
  • Die 13A und 13B zeigen jeweils die experimentellen Ergebnisse, wenn die oben beschriebene Umwandlung eines Parameters nicht durchgeführt wird. In dem dargestellten Beispiel ist die Ansauglufttemperatur (Ta) der in Rede stehende Parameter. Der obere Teil der 13A zeigt das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN), wenn keine Umwandlung durchgeführt wird, wenn der Wert der Ansauglufttemperatur (Ta) außerhalb des Bereichs der Lerndaten liegt. Der untere Teil der 13A zeigt die tatsächlichen Daten für die Ansauglufttemperatur (Ta). Währenddessen zeigt der obere Teil der 13B das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (gepunktete Linie) und den Wert des geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/FNN) (durchgehende Linie), wenn die Umwandlung durchgeführt wird, wenn der Wert der Ansauglufttemperatur (Ta) außerhalb des Bereichs der Lerndaten liegt. Der untere Teil der 13B zeigt die tatsächlichen Daten für die Ansauglufttemperatur (Ta). Aus diesen Grafiken wird ersichtlich, dass in dem oberen Teil der 13A keine bemerkbare Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) vorhanden ist. In dem oberen Teil der 13B werden die Werte der Ansauglufttemperatur (Ta), die außerhalb des Bereichs der Lerndaten liegen, durch die Variablen, die innerhalb des Untersuchungsbereichs liegen (die durchgehende Linie in der unteren Zeichnung), ersetzt, so dass eine geringfügige Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) vorhanden ist. Auf diese Art und Weise ist das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung eindeutig dazu in der Lage, große Abweichungen in der Genauigkeit der Schätzung, die durch die Eingabeparameter verursacht werden, die außerhalb des eingestellten Untersuchungsbereichs liegen, zu verhindern.
  • Wie oben beschrieben, kann das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung nicht nur dann, wenn die Eingabeparameter in dem Bereich der Lerndaten des in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 bereitgestellten neuronalen Netzes liegen, d. h., wenn Interpolation möglich ist, einen hohen Grad an Schätzgenauigkeit erreichen, sondern auch dann, wenn die Parameter außerhalb des Bereichs des neuronalen Netzes eingegeben werden, d. h., wenn Extrapolation erforderlich sein würde.
  • Dritte Ausführung
  • In den Ausführungen oben wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) ohne die Verwendung der Ausgabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, der bei Niedrigtemperaturen nicht wirksam sein könnte, als eine Eingabe in das neuronale Netz, geschätzt, wobei das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis dann verwendet wird, um die Kompensationsmenge der Kraftstoffeinspritzmenge zu steuern. Jedoch sind Fälle vorhanden, bei denen es nicht möglich ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ohne die Ausgabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors adäquat zu schätzen.
  • Ein experimentelles Beispiel, das eine derartige Bedingung zeigt, wird in den 14A und 14B gezeigt. Die 14A zeigt die Lerndaten und den tatsächlichen Ausgabewert für das in der 15A gezeigte neuronale Netz, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, unter Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als einen Eingabeparameter, schätzt. Hierbei ist das eingegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das in dem vorhergehenden Zyklus erfasst oder berechnet wurde. Indessen zeigt die 14B die Lerndaten und den tatsächlichen Ausgabewert für das in der 15B gezeigte neuronale Netz, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ohne die Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als einen Eingabeparameter schätzt. Wie aus der 14A ersichtlich, stimmen die Lerndaten und die tatsächlichen Ausgabewerte, wenn das neuronale Netz das Luft-Kraftstoff-Verhältnis als einen Eingabeparameter aufweist, nahezu überein, während, wie in der 14A gezeigt wird, wenn das neuronale Netz das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht als einen Eingabeparameter aufweist, die Lerndaten und der tatsächliche Ausgabewert nicht übereinstimmen, wobei der tatsächliche Ausgabewert des neuronalen Netzes, selbst während des Normalbetriebs, im Ganzen niedri ger ist als die Lerndaten. Die direkten Ursachen dieses geringeren Ausgabewertes (im Folgenden als ein normaler Betriebssystemfehler bezeichnet) sind, da das Phänomen nicht immer eintritt, nicht bekannt, es wird jedoch angenommen, dass der geringere Ausgabewert durch die Koexistenz einer Vielzahl von Faktoren verursacht wird. Während der Übergangsantriebsbedingungen des Motors wird die Schätzung jedoch mit der richtigen Abweichrichtung durchgeführt, so dass angenommen wird, dass solche Werte wie sie sind verwendet werden können.
  • Das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dieser dritten Ausführung ist mit Einrichtungen zum Behandeln dieser normalen Betriebssystemfehler versehen. In der 16 wird ein Funktionsblockdiagramm, das den Aufbau des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dieser Ausführung zeigt, gezeigt. Dieses Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses besteht aus einer Zustandserfassungseinheit 10, einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20, einer Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30, einer Übergangszustandserfassungseinheit 50 und einer Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60. Der Unterschied zwischen dem Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung und dem der ersten Ausführung ist die Bereitstellung der Übergangszustandserfassungseinheit 50 und der Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60.
  • Die Übergangszustandserfassungseinheit 50 erfasst den Grad des Übergangs für den Motor E. Genauer gesagt, es werden die vorhandene Drosselmenge (THL) und die Motor-U/min (Ne), die zwei der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erhaltenen physikalischen Werte sind, in die Übergangszustandserfassungseinheit 50 eingegeben, die die absoluten Differenzen |ΔTHL| und |ΔNe| zwischen jedem Wert und seinem Wert in dem vorhergehenden Steuerzyklus mit den vorbestimmten Werten vergleicht und feststellt, dass der Motor in einem normalen Betriebszustand ist, wenn die Differenzen geringer als ein vorbestimmter Wert sind. In diesem Fall gibt die Übergangszustandserfassungseinheit 50 als den Übergangszustand „0" aus. Wenn andererseits eine der Differenzen über ihrem vorbestimmten Wert ist, stellt die Übergangszustandserfassungseinheit 50 fest, dass der Motor in einem Übergangszustand ist, und gibt „1" als den Übergangszustandswert aus.
  • Als ein alternatives Verfahren können zwei eingestellte Werte A und B (wobei 0 < A < B) bereitgestellt werden und die Übergangszustandserfassungseinheit 50 kann eingestellt werden, um festzustellen, dass der Motor in einem normalen Betriebzustand ist, wenn die Differenz |ΔTHL| für die vorhandene Drosselmenge so ist, dass |ΔTHL| ≤ A ist, so dass „0" als Übergangszustandswert ausgegeben wird. Wenn andererseits die vorhandene Drosselmenge eine solche ist, dass B ≤ |ΔTHL| ist, wird die Änderungsmenge als signifikant angesehen und „1" wird als der Übergangszustandswert ausgegeben. Im Ergebnis kann ein Zustand bei dem A < |ΔTHL| < B ist, als einem Zustand entsprechend betrachtet werden, bei dem die Änderungsmenge innerhalb eines normalen Betriebsbereichs ist, so dass ein Wert, der beispielsweise durch die Formel ( erhalten wird, verwendet werden kann, um einen Wert zwischen „0" und „1" als den Übergangszustandswert einzustellen.
  • Als ein weiteres Verfahren können die Drosselmenge (THL) und die Motor-U/min (Ne), die durch die Zustandserfassungseinheit 10 erhalten werden, als die Eingabewerte eingesetzt werden, die durch einen Hochpassfilter geführt werden können. Wenn die Änderungsmenge der Drosselmenge (THL) und die der Motor-U/min niedrig ist, nämlich, wenn die Frequenz gering ist, ist die Ausgabe des Hochpassfilters „0". Wenn jedoch die Änderungsmenge der Drosselmenge (THL) und der Motor-U/min hoch ist, gibt der Hochpassfilter einen Wert aus, der die Änderungsmenge reflektiert. Dementsprechend wird ein normalisierter Wert zwischen „0" und „1" als der Übergangszustandswert ausgegeben.
  • Die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge passt die durch die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 berechnete kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) basierend auf dem von der Übergangszustandserfassungseinheit 50 erfassten Übergangszustand an. Genauer gesagt, empfängt die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60 den obigen Wert der in dem Bereich von „0" bis „1" liegt, und multipliziert die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge mit diesem Übergangszustandswert. Im Ergebnis wird, wenn der Übergangszustandswert einen eindeutigen Übergangszustand darstellend „1" ist, die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf0) für die Kraftsstoffeinspritzmenge ausgegeben, wie sie ist. Wenn andererseits der Übergangszustand einen eindeutig normalen Betriebszustand darstellend „0" ist, wird die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf0) für die Kraftstoffeinspritzmenge „0".
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs des oben beschriebenen vorliegenden Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Bei dieser Beschreibung ist der Motor bereits in Betrieb. Zuerst erfasst die Zustandserfassungseinheit 10 die Motor-U/min (Ne), den Ansaugluftdruck (Pb), die vorhandene Drosselmenge (THL), die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), die Ansauglufttemperatur (Ta) und die Kühlwassertemperatur (Tw), wobei dies physikalische Werte sind, die bei Niedrigtemperatur erfasst werden können, bei jedem Steuerzyklus. Als Nächstes schätzt das neuronale Netz in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20, mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten als seinen Eingabewerten, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Dann berechnet die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 unter Verwendung des geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf). Diese kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) wird dann an die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60 ausgegeben. Hierbei wird die durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfasste Drosselmenge in die Übergangszustandserfassungseinheit 50 eingegeben. Die Übergangszustandserfassungseinheit 50 ermittelt dann die Differenz zwischen der vorhandenen Drosselmenge (THL) und der Drosselmenge in dem vorhergehenden Steuerzyklus und berechnet einen Wert in dem Bereich von „0" bis „1" als den Übergangszustandswert den sie an die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60 ausgibt. Die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60 multipliziert dann die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge mit dem Übergangszustandswert und gibt die angepasste kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf0) für die Kraftstoffeinspritzmenge aus. Diese angepasste kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) die Kraftstoffeinspritzmenge wird dann zu der durch die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 berechneten Kraftstoffeinspritzgrundmenge (Gfb) hinzugefügt, um die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) zu ergeben. Dieser Wert wird dann an das Einspritzventil I ausgegeben, das dann die angegebene Kraftstoffmenge in den Motor E einspritzt.
  • Hierbei wird der Wert „1", wenn der Motor gestartet wird und der Fahrer plötzlich das Gaspedal drückt oder entlastet, als der Übergangszustandswert ausgegeben, so dass der durch die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 ausgegebene Wert durch die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60 ausgegeben wird, wie er ist. Wenn der Motor in Normalbetrieb ist, wird der Wert „0" als der Übergangszustandswert ausgegeben, so dass die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60 den Wert „0" als die kompensierende Kraftstoffmenge für die eingespritzte Kraftstoffmenge ausgibt, so dass während der Normlabetriebbedingungen kein Kompensieren der eingespritzten Kraftstoffmenge durchgeführt wird.
  • Im Ergebnis kann, selbst wenn das neuronale Netz, das kein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) als einen Eingabewert aufweist, normalerweise unter einem Systemfehler in dem ausgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis leidet, die Kompensationsmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge während der normalen Betriebsbedingungen auf null gesetzt werden, wodurch das System von der inadäquaten Kompensation befreit wird. Im Ergebnis wird das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nur während eines Übergangszustands, wenn eine solche Kompensation erforderlich ist, eine kompensierende Kraftstoffmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge ausgeben, wodurch Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge verhindert werden.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass während die Übertragungszustandserfassungseinheit 50 als mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten als ihren Eingabewerten einen Übergangszustand berechnend beschrieben wurde, wie in der 17 gezeigt, die Übergangszustandserfassungseinheit 51 das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ihren Eingabewert benutzen kann und den Übergangszustandswert basierend auf den Änderungen in diesem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellen kann.
  • In einem solchen Fall kann die Übergangszustandserfassungseinheit 51 einen Absolutwert |ΔA/FNN| für die Differenz zwischen den geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnissen (A/FNN) in aufeinander folgenden Steuerzyklen als die Änderung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellen und diesen dann benutzen, um den Übergangszustandswert einzustellen und zwar entsprechend den gleichen Verfahren, die verwendet wurden, wenn dieser Wert aus den durch die Zustandserfassungseinheit 10 berechneten physikalischen Werten berechnet wurde.
  • Ebenso ist es möglich, wie in der 18 gezeigt, eine Übergangszustandserfassungseinheit 52 aus einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zu konstruieren, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Motor E erfasst, und eine Übergangszustandsberechnungseinheit 52b, die den Übergangszustandswert basierend auf den Änderungen in dem Ausgabewert des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 52a berechnet. In diesem Fall kann der Übergangszustandswert durch die Übergangszustandsberechnungseinheit 52b unter Verwendung der gleichen Verfahren berechnet werden, als wenn das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 eingegeben wird. Hierbei wird, da die Übergangszustandserfassungseinheit 52 nicht wirksam werden kann, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor wegen der Niedrigtemperatur, wenn der Motor gestartet wird, nicht wirksam werden kann, die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 berechnet wird, durch die Anpassungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 60 ohne Berichtigung ausgegeben. Da jedoch die Startbedingungen immer dem Übergangszustand entsprechen, entspricht die Ausgabe der kompensierenden Kraftstoffmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge einer Ausgabe eines Übergangszustandswerts „1" durch die Übergangszustandserfassungseinheit 52, was bedeutet, dass bei derartigen Ergebnissen keine besonderen Probleme vorhanden sind.
  • Bei dem Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung wird, wenn kein normaler Betriebssystemfehler vorhanden ist, während des Normalbetriebs keine unnötige Anpassung der kompensierenden Kraftstoffmenge vorgenommen, wobei die Anpassung der kompensierenden Kraftstoffmenge, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis näher an den gewünschten Wert zu bringen, nur während des Übergangszustands, wenn eine solche Anpassung erforderlich ist, durchgeführt wird. Im Ergebnis kann die Steuerung während des Normalbetriebs durchgeführt werden, so dass der Systemfehler während des Normalbetriebs keinen Effekt hat und die adäquate Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während der Übergangszustände selbst bei Niedrigtemperatur durchgeführt werden kann.
  • Vierte Ausführung
  • Die 19 ist ein Funktionsblockdiagramm für ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das die Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält. Der Aufbau dieses Steuergeräts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses enthält eine Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 70 und einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80, zusätzlich zu dem in der 4 gezeigten Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Die Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 70 der vorliegenden Ausführung besteht aus der Zustandserfassungseinheit 10, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 und einer Fehler-/Schädigungserfassungseinrichtung, die aus der Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 70 und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 besteht.
  • Die Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung erfasst unter Verwendung eines durch ein neuronales Netz geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Änderungen in den Betriebseigenschaften für den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80. Das bedeutet, dass die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 1 der 4 die Feedback-Steuerung unter Verwendung des Ausgabewerts eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors durchführt, dass sich jedoch, wenn sich die Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors über mehrere Jahre des Gebrauchs hinweg ändern. die Steuereigenschaft ändert. was zu Steuerschwankungen führen kann. Deshalb besteht eine konventionelle Gegenmaßnahme darin, den Feedback-Gewinn zu verringern, wodurch die Steuerleistung vermindert wird. Unter diesem Aspekt bestimmt die vorliegende Ausführung das Ausmaß der Schädigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, um auf diese Art und Weise den Feedback-Gewinn nicht übermäßig zu verringern und dadurch Schwankungen in dem Steuersystem zu verhindern.
  • In der 19 sind die Zustandserfassungseinheit 10, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 und die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge die gleichen, wie jene, die in der 4 gezeigt werden, so dass keine weitere Erklärung gegeben wird.
  • Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgasrohr und wird durch den in der 2 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor q realisiert.
  • Detaillierter beschrieben, besteht die Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 70 aus einer Extremwerterfassungseinheit 70a und einer Extremwertvergleichseinheit 70b. Die Extremwerterfassungseinheit 70a führt eine Differenzialberechnung für jedes durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 berechnete geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und für das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch und ermittelt die Extremwerte. Die Extremwertvergleichseinheit 70b vergleicht dann die Zeit und die Werte für diese durch die Extremwerterfassungseinheit 70a erfassten Extremwerte und ermittelt die in der 10 als die Eigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80 gezeigte Phasenverzögerung (Δδ) und die Änderung im Gewinn (ΔK). Hierbei können die Ausgabewerte der Extremwerterfassungseinheit 70b Zeitkonstanten oder Overhead-Zeiten sein.
  • Die Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80, die, wie oben beschrieben, durch die Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 70 berechnet werden, werden dann an die in der 4 gezeigte Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 ausgegeben. Die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 ändert den Feedback-Gewinn basierend auf diesen Betriebseigenschaften, um auf diese Art und Weise die Steuerleistung aufrechtzuerhalten.
  • Das Folgende ist eine vereinfachende Beschreibung der vorliegenden Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung. Zuerst erfasst die Zustandserfassungseinheit 10 die verschiedenen physikalischen Werte, wie zum Beispiel die Motor-U/min und den Ansaugluftdruck (Pb), die in das neuronale Netz der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 eingegeben werden. Dieses neuronale Netz schätzt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und gibt es aus. Gleichzeitig erfasst der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F). Die Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 70 vergleicht das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) mit dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und berechnet die Phasenänderungsmenge und die Gewinnänderungsmenge, die sie an die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 ausgibt. Die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 verwendet diese Werte, um den Feedback-Gewinn an einen adäquaten Wert anzupassen. Die 21A und 21B sind Vergleichsbeispiele der Steuerergebnisse für das zufällige schnelle Öffnen und Schließen der Drossel, wenn der Feedback-Gewinn in Bezug auf die Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80, wie in der Ausführung beschrieben, angepasst wird und wenn er nicht angepasst wird. Die 21A zeigt den Fall, bei dem ein geschädigter Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 verwendet wird und der Feedback-Gewinn nicht angepasst wird, während die 21B den Fall zeigt, bei dem der Feedback-Gewinn in Bezug auf Änderungen in den Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80 angepasst wird. Durch das Vergleichen dieser Figuren kann festgestellt werden, dass die Schwankungen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis verringert werden, wenn der Feedback-Gewinn mit solchen Betriebseigenschaften angepasst wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführung wurde die Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 70 der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung so beschrieben, dass sie Änderungen in den Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80 durch das Vergleichen der durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Extremwerte des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses über die Zeit und das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst, es ist jedoch ebenso möglich, solche Änderungen unter Verwendung eines neuronalen Netzes zu schätzen. Hierbei ist die 22 ein Funktionsblockdiagramm für eine Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung, die eine Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 71 enthält, die ein neuronales Netz verwendet, um die Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80 zu schätzen.
  • In der 22 weist die Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit 71 das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN), das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und die durch die Zustandserfassungseinheit 10 ausgegebenen physikalischen Werte als ihre Eingabeparameter auf und führt die neuronale Berechnung mit den Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80 als ihren Ausgabewert durch. Hierbei werden die Betriebseigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80 als eine erste Verzögerung aufweisend eingestellt, so dass die Änderung in den Betriebseigenschaften als die Änderungsmenge für die Zeitkonstante und den Gewinn in einem erstrangigen Verzögerungsmodell eingestellt wird. Die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 ändert den Steuergewinn entsprechend diesen Änderungsmengen in dem erstrangigen Verzögerungsmodell. Hierbei wird, wenn die Betriebseigenschaften als zweitrangige oder spätere Verzögerungen aufweisend eingestellt wer den, die Änderungsmenge in zwei Zeitkonstanten ausgegeben werden. Hierbei wird, abgesehen von den Zeitkonstanten und dem Gewinn, die Overhead-Zeit ebenso ausgegeben.
  • Mit dem Aufbau oben wird, wenn keine Schädigung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 vorhanden ist, die neuronale Berechnung mit dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis als einem Eingabeparameter durchgeführt, so dass durch den verringerten Entwicklungsprozess ein Ausmaß einer Schädigung bestimmt werden kann. Sobald die Phasenverzögerung groß wird, kann der Steuergewinn der Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Phasenverzögerung verringert werden, was in einer verringerten Schwankung der Steuerung resultiert. Dieser durch die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge ausgegebene Wert kann ebenso direkt als eine Ausgabe des neuronalen Netzes ausgegeben werden.
  • Mit der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung wird der Feedback-Gewinn, selbst wenn eine Schädigung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor vorhanden ist, angemessen angepasst, um die Steuerleistung aufrechtzuerhalten und die Schwankungen in der Steuerung zu verringern.
  • Fünfte Ausführung
  • Das Folgende ist eine Beschreibung der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung, die Schäden in dem in dem Abgasrohr bereitgestellten Katalysator erfasst. Hierbei ist die 23 ein Funktionsblockdiagramm für ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das die Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der fünften Ausführung enthält. Diese Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung besteht aus einer Zustandserfassungseinheit 10, einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20, einer Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30, einer Katalysatorschädigungserfassungseinheit 72 und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80. Die vorliegende Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung unterscheidet sich von der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vierten Ausführung dadurch, dass der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgasrohr hinter dem Katalysator erfasst, dass sie eine Katalysatorschädigungserfassungseinheit 72 enthält und dadurch, dass die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 die kompensierende Kraftstoffmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Katalysator berechnet.
  • Zum Schätzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgasrohr vor dem Katalysator durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 kann das neuronale Netz in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 einen Lernvorgang unter Verwendung des durch einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (wie er in der 24 bereitgestellt wird) erfassten Ausgabesignals für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/Fcp) vor dem Katalysator als ein Lernsignal, nach einem wie durch das neuronale Netz in der 6 ausgeführten Rückwärtspropagationsverfahren durchführen.
  • Die Katalysatorschädigungserfassungseinheit 72 erfasst die Schädigung in dem Katalysator durch das Vergleichen des durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) mit dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20a geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Genauer gesagt, wenn der Katalysator normal wirksam ist, wird, wenn eine Änderung in der Sauerstoffdichte vor dem Katalysator vorhanden ist, diese Änderung in der Sauerstoffdichte hinter dem Katalysator, wegen der Sauerstoffhaltefähigkeit des Katalysators, weniger ausgeprägt sein, so dass Änderungen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis hinter dem Katalysator weniger ausgeprägt sind, als Änderungen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor dem Katalysator.
  • Wenn der Katalysator anderseits geschädigt ist, wird sich die Änderung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis hinter dem Katalysator näher an die Änderung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor dem Katalysator annähern. Weil dies so ist, kann die Katalysatorschädigungserfassungseinheit 72 die Schädigung in dem Katalysator durch das Überprüfen, ob die Differenz zwischen der Änderungsmenge für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor dem Katalysator und die Änderungsmenge für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hinter dem Katalysator unter einem vorbestimmten Wert sind, erfassen. Bei der Erfassung der Schädigung in dem Katalysator kann die Katalysatorschädigungserfassungseinheit 72 ein vorbestimmtes Signal ausgeben, das ein Auslöser zum Geben einer Warnung an den Fahrer sein kann, um ihn/sie über die Schädigung des Katalysators zu informiaren.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung. Als Erstes erfasst die Zustandserfassungseinheit 10 die physikalischen Werte, wie zum Beispiel die Motor-U/min (ne) und den Ansaugluftdruck (Pb). Diese erfassten physikalischen Werte werden in die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 eingegeben, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FcpNN) vor dem Katalysator unter Verwendung eines neuronalen Netzes schätzt. Gleichzeitig erfasst der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) hinter dem Katalysator. Darauf folgend vergleicht die Katalysatorschädigungserfassungseinheit 72 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FcpNN) vor dem Katalysator, das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzt wurde, mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) hinter dem Katalysator, das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 geschätzt wurde, und stellt fest, ob die Differenz in den Werten gleich oder unter einem vorgegebenen Wert ist.
  • Mit der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung kann der Fahrer schnell über jede Schädigung in dem Katalysator informiert werden und wird auf dieses Art und Weise befähigt den Katalysator bald austauschen zu lassen.
  • Sechste Ausführung
  • Das Folgende ist eine Erklärung der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung, die Fehler und Schädigungen der Zustandserfassungseinheit oder des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors erfasst. In einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem ist eine Verringerung der Schätzgenauigkeit des neuronalen Netzes, das das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgibt, vorhanden, wenn beispielsweise in dem durch das neuronale Netz geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und in dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein normaler Betriebssystemfehler vorhanden ist. Bisher war es konventionell nicht möglich, zu wissen, ob ein solches Problem durch eine Reihe von Werten, die eine schlechte Schätzgenauigkeit haben, durch ein Problem mit den Eingabeparametern des neuronalen Netzes oder durch die Schädigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors verursacht wird. Mit dem im Folgenden beschriebenen Aufbau der vorliegenden Ausführung können derartige Probleme im System im System erfasst werden.
  • Die 25 ist ein Funktionsblockdiagramm für ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das die Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung enthält. Die Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung besteht aus der Zustandserfassungseinheit 10, einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 und einer Fehler-/Schädigungserfassungseinrichtung, die von einer Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a, einer Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b und einer Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c gebildet wird. Diese Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung unterscheidet sich von der der fünften Ausführung dadurch, das sie anstelle der Sensoreigenschaftenfeststellungseinheit als die Fehler-/Schädigungserfassungseinrichtung eine Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a, eine Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b und eine Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c aufweist.
  • Die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a berechnet einen Absolutwert (|A/F – A/Fs|) für die Abweichung zwischen dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem stöchiometrischen Wert (A/Fs = 14,7) und gibt ein Vergleichsergebnissignal aus, wenn der absolute Wert dieser Abweichung unter einem zuerst gesetzten Wert α ist. Hierbei wird „0,02" als dieser vorbestimmte erste gesetzte Wert α benutzt. Es sollte hierbei beachtet werden, dass durch einen geschädigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bei dem stöchiometrischen Wert nahezu der gleiche Wert wie durch einen nicht geschädigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfasst wird, so dass angenommen werden kann, dass, wenn der durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfasste Wert der stöchiometrische Wert ist, dieser Wert richtig ist, während, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor einen Wert ausgibt, der nicht der stöchiometrische Wert ist, die Schädigung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in einem Ausgabewert resultieren wird, der geringfügig von dem tatsächlichen Wert abweicht.
  • Wenn ein Vergleichsergebnissignal ausgegeben wurde berechnet die Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b eine Absolutdifferenz |(A/FNN) – (A/F)| zwischen dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff- Verhältnis (A/F) und dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und stellt fest, ob dieser Absolutwert gleich oder über einem vorbestimmten zweiten eingestellten Wert β ist, um einen Fehler oder eine Schädigung in der Zustandserfassungseinheit 10 zu erfassen. Bei dem Berechnen dieses Absolutwerts |(A/FNN) – (A/F)| benutzt die Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b Durchschnittswerte der Ergebnisse von Messungen in dem vorhergehenden Steuerzyklus. Dies trifft ebenso für die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c zu, die im Folgenden beschrieben wird. Wenn die Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b keinen Fehler oder keine Schädigung erfasst, setzt sie ein Flag E in einem vorbestimmten Speicherbereich, während sie, wenn sie einen Fehler oder eine Schädigung erfasst, das Flag E in einem bestimmten Speicherbereich rücksetzt und ein vorbestimmtes Signal Ss1 ausgibt. Dieses Signal Ss1 wird dann als ein Auslöser zum Ausgeben einer Warnung, um den Fahrer über das Problem mit den Sensoren zu informieren, benutzt.
  • Um diesen vorbestimmten zweiten Wert β einzustellen, können Werte die den jeweils zulässigen Fehlerbereich für jeden Sensor überschreiten, als Eingabeparameter, die für jeden Sensor individuell sind, benutzt werden, wobei die Absolutabweichung zwischen dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) dann ermittelt wird und die kleinste dieser Abweichungen als der Wert β eingestellt wird. Ebenso wird es, durch das Ermitteln des Absolutwerts der Abweichung zwischen dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) für jeden Sensor, wenn der Wert des Sensors seinen zulässigen Bereich überschreitet, einfacher, den fehlerhaften Sensor zu identifizieren. Hierbei wird „1" als dieser eingestellte Wert β benutzt.
  • Wenn durch die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a kein Vergleichsergebnissignal ausgegeben wurde und die Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b keinen Fehler oder keine Schädigung in der Zustandserfassungseinheit 10 erfasst hat, d. h., dass das Flag E gesetzt ist, berechnet die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c eine Absolutdifferenz |(A/FNN) – (A/F)| zwischen dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Schätzeinheit 20 geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und stellt fest, ob dieser Absolutwert gleich oder über einem vorbestimmten dritten eingestellten Wert γ ist, um einen Fehler oder eine Schädigung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 zu erfassen. Beim Erfassen eines Fehlers oder einer Schädigung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 gibt die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c das vorbestimmte Signal Ss2 aus. Dieses Signal wird dann als ein Auslöser zum Ausgeben einer Warnung benutzt, um den Fahrer über das Problem mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zu informieren.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm in der 26. Sobald der Motor gestartet wurde, erhält die Zustandserfassungseinheit 10 die Ausgabewerte aller Sensoren und die eingespritzte Kraftstoffmenge (Gf) (S201) und gibt diese Werte an die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 aus. Als Nächstes schätzt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 aus diesen Eingabeparametern das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (S203). Danach stellt die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a fest, ob der Absolutwert für die Abweichung zwischen dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem stöchiometrischen Wert (A/Fs) unter dem vorbestimmten ersten eingestellten Wert α ist, d. h., ob sich das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) an den stöchiometrischen Wert annähert (S204).
  • Wenn sich das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) an den stöchiometrischen Wert annähert, gibt die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a das Vergleichsergebnissignal aus. Bei Empfang dieses Signals berechnet die Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b den Durchschnittswert Esaf für den Absolutwert der geschätzten Abweichung (A/FNN) – (A/F) zwischen dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und stellt fest, ob der berechnete Durchschnittswert Esaf gleich oder über einem vorbestimmten zweiten eingestellten Wert β ist (S206). Wenn dieser Wert Esaf unter dem vorbestimmten zweiten eingestellten Wert β ist, stellt die Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b fest, dass die Zustandserfassungseinheit 10 normal arbeitet und setzt das Flag E (S207). Wenn andererseits dieser Wert Esaf gleich oder über dem vorbestimmten zweiten eingestellten Wert β ist, stellt die Zustandserfassungsungenauigkeit-Feststellungseinheit 73b fest, dass ein Fehler oder eine Schädigung in der Zustandserfassungseinheit 10 vorhanden ist, setzt das Flag E, wenn es bereits gesetzt ist, zurück (S208) und gibt das vorbestimmte Signal Ss1 aus (S209). Das heißt, dass die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors als richtig angenommen werden kann, wenn sich die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors an den stöchiometrischen Wert annähert, so dass, wenn eine große Abweichung zwischen dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorhanden ist, dies als durch einen Fehler oder durch eine Schädigung in der Zustandserfassungseinheit 10 verursacht angenommen werden kann und nicht durch ein Problem mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor. Das ausgegebene Signal Ss1 wird als Auslöser zum Beleuchten einer Warnlampe, die den Fahrer über ein Problem bei den Sensoren informiert, benutzt (S210).
  • Danach kehrt die Verarbeitung zu Schritt S201 zurück und die Schritte S201 bis S204 werden wiederholt. Wenn die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a feststellt, dass sich ein erfasstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) an den stöchiometrischen Wert annähert, wird der Prozess von dem Schritt S206 an, wie oben beschrieben, fortgesetzt. Wenn die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a andererseits feststellt, dass sich das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) nicht an den stöchiometrischen Wert annähert, stellt die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c fest, ob das Flag E gesetzt wurde, d. h., ob die Zustandserfassungseinheit 10 adäquat arbeitet (S207).
  • Hierbei ist ein Fehler oder eine Schädigung in der Zustandserfassungseinheit 10 vorhanden, wenn das Flag E nicht gesetzt wurde, so dass es für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20, die die Ausgaben der Zustandserfassungseinheit 10 benutzt, nicht möglich ist, ein richtig geschätztes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) auszugeben, so dass die Verarbeitung zu dem Schritt S201 zurückkehrt. Wenn andererseits das Flag E gesetzt wurde, stellt die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c fest, dass das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Schätzeinheit 20 geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) richtig ist, und berechnet den Durchschnittswert Eaf für den Absolutwert der geschätzten Abweichung (A/FNN) – (A/F) zwischen dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) (S212). Die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c stellt dann fest, ob der berechnete Wert Eaf gleich oder über einem dritten eingestellten Wert γ ist (S213). Wenn dieser Wert Eaf unter dem vorbestimmten dritten eingestellten Wert γ ist, stellt die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c fest, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 normal arbeitet, so dass die Verarbeitung zu dem Schritt S201 zurückkehrt. Wenn andererseits dieser Wert Eaf gleich oder über dem vorbestimmten dritten eingestellten Wert γ ist, stellt die Luft-Kraftstoff-Sensorungenauigkeit-Feststellungseinheit 73c fest, dass ein Fehler oder eine Schädigung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 vorhanden ist, und gibt das vorbestimmte Signal Ss2 aus (S214). Das ausgegebene Signal Ss2 wird benutzt, um das Beleuchten einer Warnlampe, die den Fahrer über ein Problem mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 informiert, auszulösen (S215).
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass während die Schritte S205/S206 und die Schritte S212/S213 einen Durchschnittswert des Absolutwerts für die geschätzte Abweichung und das Feststellen, ob der Durchschnittswert einen vorbestimmten Wert überschreitet, benutzend dargestellt wurden, es ebenso möglich ist, das System so zu konstruieren, die Anzahl von Malen zu zählen, die der vorbestimmte Wert überschritten wird.
  • Mit der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung können die Schädigung und der Bruch der verschiedenen Sensoren erfasst werden, während der Motor in Betrieb ist, so dass der Fahrer von der Notwendigkeit, eine Inspektion durchführen zu lassen, informiert werden kann. Während die vorliegende Ausführung beschrieben wurde dazu verwendet zu werden, einen Fahrer über die Probleme mit den Sensoren zu informieren, kann sie alternativ während des Herstel lungsprozesses benutzt werden, um zu prüfen, ob jeder Sensor innerhalb seines zulässigen Bereichs wirksam ist.
  • Siebente Ausführung
  • Das Folgende ist eine Erklärung einer Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung, die Probleme in jedem der einzelnen Zylinder erfasst. Die 27 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zeigt, das mit der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung dieser Ausführung versehen ist. Diese Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung besteht aus einer Zustandserfassungseinheit 10, einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 und einer Fehler-/Schädigungserfassungseinrichtung, die eine Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a, eine Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b und eine Einzelzylinderungenauigkeit-Feststellungseinheit 74c enthält. Diese Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung unterscheidet sich von der der sechsten Ausführung dadurch, dass sie anstelle der Sensoreigenschaftenfestellungseinheit 70 eine Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a, eine Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b und eine Einzelzylinderungenauigkeit-Feststellungseinheit 74c enthält.
  • Die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a ist die gleiche wie die in der sechsten Ausführung und gibt ein Vergleichsergebnissignal aus, wenn der Absolutwert der Abweichung zwischen dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem stöchiometrischen Wert gleich oder unter dem vorbestimmten ersten Wert ist.
  • Die Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b empfängt eine Eingabe der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte und verwendet ein neuronales Netz, um das Abgasmischungsverhältnis jedes Zylinders in der Abgassammeleinheit zu schätzen. Für das Beispiel eines Vierzylindermotors schätzt sie die Mischungsverhältnisse C1, C2, C3 und C4.
  • Die 28 zeigt den Lernvorgang des durch die Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b benutzten neuronalen Netzes, um die Abgasmischungsverhältnisse (C1, C2, C3 und C4) zu schätzen.
  • Wie in der Figur gezeigt, ist für jeden Zylinder eine Einzelzylinder-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bereitgestellt, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ1, λ2, λ3, λ4) für jeden Zylinder erfasst wird. Der Sammeleinheit-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/Fcp) in der Sammeleinheit. Hierbei kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/Fcp) in der Sammeleinheit in Hinsicht auf das Abgasmischungsverhältnis jedes Zylinders (C1, C2, C3 und C4) und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem Zylinder (λ1, λ2, λ3, λ4) durch die folgende Aussage ausgedrückt werden: A/Fcp = C1*λ1 + C2 + λ2 + C*λ3 + C4 + λ4 [3]
  • Dementsprechend ist ein neuronales Netz, das das Abgasmischungsverhältnis jedes Zylinders (C1, C2, C3 und C4) ausgibt, aufgebaut, wie in der 32 gezeigt. Dieses neuronale Netz nutzt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/Fcp) in der Sammeleinheit als das Lernsignal und ändert seinen Aufbau einem Rückwärtspropagationsverfahren entsprechend, um auf diese Art und Weise die Abweichung e zwischen der Summe jeder seiner durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den entsprechenden Zylindern berechneten Ausgabewerte und dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/Fcp) in der Sammeleinheit zu minimieren.
  • Wenn das Vergleichsergebnissignal ausgegeben wird und die Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b geschätzt hat, dass das Abgasmischungsverhältnis in dem bestimmten Zylinder das größte ist, stellt die Einzelzylinderungenauigkeit-Feststellungseinheit 74c fest, ob der Absolutwert für die Abweichung zwischen dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich oder über einem vorbestimmten vierten gesetzten Wert ε ist und stellt, wenn dies der Fall ist, fest, dass ein Fehler oder eine Schädigung in dem bestimmten Zylinder vorhanden ist. Hierbei wird „1" als der vorbestimmte vierte gesetzte Wert ε verwendet. Wenn die Einzelzylinderungenauigkeit-Feststellungseinheit 74c feststellt, dass ein Fehler oder eine Schädigung in dem bestimmten Zylinder vorhanden ist, gibt sie ein Signal, das den bestimmten Zylinder anzeigt, aus. Dieses Signal wird dann als ein Auslöser für eine Warnvorrichtung zum Warnen des Fahrers vor einem Problem mit dem bestimmten Zylinder benutzt.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs der Fehler-/Schädigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführung unter Bezugnahme auf das in der 29 gezeigte Fließdiagramm. Sobald der Motor gestartet wurde, erhält die Zustandserfassungseinheit 10 die Ausgabewerte aller Sensoren und die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) (S301) und gibt diese Werte in die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 ein (S302). Als Nächstes schätzt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 aus diesen Eingabeparametern das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN). Danach stellt die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a fest, ob der Absolutwert für die Abweichung zwischen dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und dem stöchiometrischen Wert (A/Fs) unter dem vorbestimmten ersten eingestellten Wert α ist, d. h., ob sich das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) an den stöchiometrischen Wert annähert (S304).
  • Wenn sich das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) an den stöchiometrischen Wert annähert, gibt die Vergleichsergebnissignal-Erzeugungseinheit 73a das Vergleichsergebnissignal aus. Bei Empfang dieses Signals stellt die Einzelzylinderungenauigkeit-Feststellungseinheit 74c fest, ob das Abgasmischungsverhältnis für einen bestimmten Zylinder, das durch die Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b geschätzt wurde, das höchste ist (S305). Hierbei berechnet die Einzelzylinderungenauigkeit-Feststellungseinheit 74c, wenn das Abgasmischungsverhältnis für den bestimmten Zylinder das höchste ist, den Durchschnittswert Esaf für den Absolutwert der geschätzten Abweichung (A/FNN) – (A/F) zwischen dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) (S306) und stellt fest, ob der berechnete Wert Esaf gleich oder über einem vorbestimmten vierten eingestellten Wert ε ist (S307). Wenn dieser Wert Esaf gleich oder über dem vorbestimmten vierten Wert ε ist, stellt die Einzelzylinderungenauigkeit-Feststellungseinheit 74c fest, dass ein Fehler oder eine Schädigung in dem bestimmten Zylinder vorhanden ist und gibt ein Signal Ss3, das den bestimmten Zylinder anzeigt, aus (S308).
  • Das bedeutet, dass die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors als richtig angenommen werden kann, wenn sich die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors an den stöchiometrischen Wert annähert, so dass, wenn eine große Abweichung zwischen dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) vorhanden ist und das Abgasmischungsverhältnis eines bestimmten Zylinders das höchste ist, dies als durch einen Fehler oder eine Schädigung des bestimmten Zylinders verursacht betrachtet werden kann und nicht durch ein Problem bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor verursacht. Schließlich leuchtet in Übereinstimmung mit dem Signal Ss3 eine Warnlampe für den bestimmten Zylinder auf. Hierbei ist zu beachten, dass die Verarbeitung zu dem Schritt S301 zurückkehrt, wenn eine „NICHT"-Feststellung in einem der Schritte S304, S305 oder 307 getroffen wird.
  • Mit dem oben beschriebenen Betrieb können solche Probleme, wie Inkonsistenzen des Einspritzventils bei einem der Zylinder oder Schädigungen einer Zündkerze in einem der Zylinder, richtig als ein Problem für den bestimmten Zylinder erfasst werden.
  • Es sollte hierbei festgestellt werden, dass während die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Sammeleinheit aus den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten Werten direkt schätzend beschrieben wurde, sie stattdessen die durch die Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b geschätzten Abgasmischungsverhältnisse (C1, C2, C3 und C4) verwenden kann, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu schätzen. Das heißt, dass sie das Luft-Kraftstoff- Verhältnis in jedem Zylinder (λ1, λ2, λ3, λ4) aus den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten Werten schätzen kann und dann jeden dieser Werte und die durch die Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b geschätzten Abgasmischungsverhältnisse (C1, C2, C3 und C4) in der oben gezeigten Gleichung [3] ersetzt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/Fcp) in der Sammeleinheit zu berechnen.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des in der 30 gezeigten Lernvorgangs des neuronalen Netzes (NN2), das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem Zylinder (λ1, λ2, λ3, λ4) ausgibt. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist das neuronale Netz aufgebaut, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem Zylinder auszugeben, wobei das neuronale Netz seinen Aufbau einem Rückwärtspropagationsverfahren entsprechend ändert, um die Abweichung e zwischen dem durch das Ersetzen dieser Werte (λ1, λ2, λ3, λ4) und der durch die Abgasmischungsverhältnisschätzeinheit 74b geschätzten Abgasmischungsverhältnisse (C1, C2, C3 und C4) in der Gleichung [3] berechneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FcpNN) und dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in der Sammeleinheit erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/Fcp) zu minimieren. Durch ein solches Vorgehen kann ein neuronales Netz, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jeden Zylinder in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors schätzt, realisiert werden. Es sollte hierbei beachtet werden, dass ein neuronales Netz, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jeden Zylinder direkt schätzt, einen Lernvorgang mit den Ausgaben des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, die für jeden Zylinder bereitgestellt werden, als den Lernsignalen durchführen kann.
  • Achte Ausführung
  • Die achte Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das selbst dann eine adäquate Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durchführt, wenn wegen der Schädigung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors eine erhöhte Ansprechzeit vorhanden ist. Die 31 zeigt ein Funktionsblockdiagramm des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung. Wie in der Zeichnung gezeigt, besteht das vorliegende Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus einer Zu standserfassungseinheit 10, einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20, einer Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80, einer Betriebszustandsbestimmungseinheit 90a und einer Ansprechzeiterfassungseinheit 90b. Das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung unterscheidet sich von dem der ersten Ausführung dadurch, dass es zusätzlich einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 und eine Ansprechzeiterfassungseinheit 90b enthält und dadurch, dass die Eingabeparameter der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20 das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und die durch die Ansprechzeiterfassungseinheit 90b erfasste Ansprechzeit (Tr) enthalten. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Abgasrohr. Die Betriebszustandsbestimmungseinheit 90a erfasst einen bestimmten Zustand für den Motor basierend auf wenigstens einem der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte, der den Zustand des Motors zeigt. Hierbei werden die Motor-U/min und die Drosselmenge (THL) als die physikalischen Werte, die den Zustand des Motors zeigen, verwendet, wobei die Betriebszustandsbestimmungseinheit 90a diese benutzt, um zu erfassen, ob der Motor im Leerlauf ist. Hierbei werden die durch Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte erfasst, wie sie sind, obwohl es ebenso möglich ist, andere physikalische Werte, die den Zustand des Motors anzeigen, zu erfassen.
  • Wenn die Betriebszustandsbestimmungseinheit 90a erfasst, dass der Motor in einem bestimmten Zustand ist, der in dem Beispiel oben ein Leerlaufzustand ist, ändert die Ansprechzeiterfassungseinheit 90b wenigstens einen der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte und speichert die Ansprechzeit zwischen der Zeit, in der der physikalische Wert geändert wird, und einer durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Schwankung in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Hierbei wird die Kraftstoffeinspritzmenge als der physikalische Wert der geändert wird verwendet, wobei diese Kraftstoffeinspritzmenge nur um eine vorbestimmte Differenzmenge (Gfs) erhöht wird. Danach misst die Ansprechzeiterfassungseinheit 90b den Zeitablauf von dieser Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge bis zu einer Veränderung in dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, um die Ansprechzeit (Tr) des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80 zu erhalten.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20b verwendet ein neuronales Netz, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten (Ne, Pb ...) und dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und der durch die Ansprechzeiterfassungseinheit 90b erfassten Ansprechzeit (Tr) als ihren Eingabeparametern zu schätzen. Der Lernvorgang des durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20b verwendeten neuronalen Netzes wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 36 beschrieben. Wie in der Figur gezeigt, sind die Eingabeparameter für dieses neuronale Netz die von der Zustandserfassungseinheit 10 ausgegebenen Motor-U/min (Ne), der Ansaugluftdruck, die Ansauglufttemperatur (Ta) und die Kühlwassertemperaturs (Tw), das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und die von der Ansprechzeiterfassungseinheit 90b erfasste Ansprechzeit (Tr). Dieses eingegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist ein durch einen geschädigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor eingegebenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, so dass die Ansprechzeit (Tr) die Ansprechzeit für diesen geschädigten Sensor ist. Andererseits wird ein Ausgabesignal eines nicht geschädigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors als ein Lernsignal für das neuronale Netz verwendet. Hierbei ändert das neuronale Netz, während Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren in verschiedenen Zuständen der Schädigung zum Erfassen des eingegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden, um so die Ansprechzeit für eine solche Eingabe zu ändern, einem Rückwärtspropagationsverfahren entsprechend seinen Aufbau, um auf diese Art und Weise die Abweichung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) des Lernsignals und dem von dem neuronalen Netz geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) zu minimieren. Durch ein solches Vorgehen wird das neuronale Netz fähig, selbst dann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ohne eine Ansprechverzögerung oder eine Änderung im Gewinn adäquat zu schätzen, wenn es mit der Eingabe eines geschädigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors versehen wird.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs des vorliegenden Geräts zu Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm in der 33. Zuerst erfasst die Zustandserfassungseinheit 10 die verschiedenen physikalischen Werte (S401). Als Nächstes stellt die Betriebszustandsbestimmungseinheit 90a, basierend auf der Drosselmenge (THL) und den Motor-U/min aus den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten, fest, ob der Motor in einem Leerlaufzustand ist (S402). Hierbei fügt die Ansprechzeiterfassungseinheit 90b, wenn der Motor im Leerlauf ist, zu der Kraftstoffeinspritzmenge die Differenzmenge (Gfs) hinzu (S403). Danach misst die Ansprechzeiterfassungseinheit 90b den Zeitablauf von der Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) bis zu einer Änderung in der Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 80, d. h. die Ansprechzeit, die sie dann speichert (S404).
  • Danach verwendet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20b ein neuronales Netz, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten, dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und der gespeicherten Ansprechzeit (Tr) als Eingabeparameter zu schätzen (S405). Hierbei wird, wenn in dem Schritt S402 festgestellt wurde, dass der Motor nicht in einem Leerlaufzustand ist, die Ansprechzeit für den vorhergehenden Steuerzyklus in das neuronale Netz eingegeben. Schließlich berechnet die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge aus dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) (S406).
  • Durch das Durchführen des oben beschriebenen Vorgangs wird die Ansprechzeit für den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aufgezeichnet, wenn der Motor in einem Leerlaufzustand ist, so dass die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20b dann die Ansprechzeit beim Schätzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verwenden kann, um die Genauigkeit ihrer Schätzung aufrechtzuerhalten. Im Ergebnis kann selbst dann, wenn eine Schädigung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors vorhanden ist, noch immer eine genaue Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung durchgeführt werden.
  • Die 34A und 34B zeigen jeweils experimentelle Ergebnisse für zwei Geräte zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, die konventionellen Techniken und der der vorliegenden Ausführung entsprechen. In beiden Fällen ist Ne = 2000 U/min und die Drossel wird schnell geöffnet und geschlossen, um eine Änderung in dem Axialdrehmoment von zwischen 5 kgm bis 10 kgm zu erzeugen. Die 34A zeigt die Ergebnisse für ein konventionelles Gerät, während die 34B die Ergebnisse für die vorliegende Ausführung zeigt. wobei in beiden Fällen ein geschädigter Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor benutzt wird. Wie aus den vorliegenden Zeichnungen ersichtlich ist, führt das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung eine genauere Steuerung durch, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf dem erwünschten Wert (14,7) hält.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass während die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20b als die Ansprechzeit als einen Eingabeparameter benutzend beschrieben wurde, sie jedoch stattdessen die Phasenänderung, die Änderung des Gewinns oder die Zeitkonstanten benutzen kann. Die genauere Steuerung ist ebenso durch die Verwendung weiterer Werte zusätzlich zu der Ansprechzeit, wie zum Beispiel des Gewinns, möglich.
  • Neunte Ausführung
  • Vorzugsweise kann das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von dem Kraftstofftyp, der verwendet wird, um den Motor anzutreiben, insbesondere während des Startens, geeignet steuern. Die 35 ist ein Funktionsblockdiagramm für ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das dienlich ist, um zu erklären, wie dies erreicht werden kann. Dieses Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses besteht aus einer Zustandserfassungseinheit 10, einer Kraftstofftypbestimmungseinheit 23, einer Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 33, einer Kraftstofftypspeichereinheit 100 und einer Motortemperaturerfassungseinheit 110.
  • Die Zustandserfassungseinheit 10 ist die gleiche wie die in der ersten Ausführung und erfasst verschiedene physikalische Zustände, die den Zustand des Motors E zeigen. Jedoch gibt die Berechnungseinheit für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Ergänzungssteuerung 2 für die vorliegenden Zwecke einen kompensierenden Kraftstoffkoeffizienten (Cgf) aus, wobei dieser Wert mit der durch die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge berechneten Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 multipliziert wird.
  • Die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 verwendet ein neuronales Netz, um mit den physikalischen Werten als Eingabeparametern den Kraftstofftyp festzustellen. Hierbei ist der „Typ" des Kraftstoffs die Marke des kommerziell erhältlichen Benzins, das aktuell von dem Motor E verwendet wird. Um den Kraftstofftyp zu bestimmen, führt das neuronale Netz der Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 den im Folgenden beschriebenen Lernvorgang durch.
  • Die 36 zeigt den Lernvorgang für das neuronale Netz, das den Kraftstofftyp bestimmt. Dieses neuronale Netz hat die durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte als seine Eingabeparameter und ist aufgebaut, um einen Parameter auszugeben, der die Eigenschaften des Benzins ausdrückt. Ein Beispiel eines solchen Ausgabewerts kann eine Temperatur T50, bei der 50% des Benzins verdunstet, sein. Dieser Wert T50 ist bereits für verschiedene Kraftstofftypen bekannt, so dass, wenn ein gegebener Kraftstofftyp verwendet wird, die verschiedenen physikalischen Werte in das neuronale Netz eingegeben werden und der Wert T50 als Lerndaten benutzt wird. Das neuronale Netz ändert dann seinen Aufbau, um auf diese Art und Weise die Abweichung e zwischen dem Wert T50, der die Lerndaten sind, und dem geschätzten T50 auf eine zulässige Fehlerrate zu minimieren. Dies wird für jeden Kraftstofftyp dessen Verwendung beabsichtigt ist durchgeführt. Durch ein solches Vorgehen kann ein neuronales Netz, das einen geschätzten Wert T50 für jeden Kraftstofftyp aus den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten ausgeben kann, realisiert werden. Durch die Verwendung eines solchen neuronalen Netzes kann der Kraftstofftyp aus dem geschätzten Wert T50 geschätzt werden.
  • Der Aufbau zum Bestimmen des Kraftstofftyps wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 38 beschrieben.
  • Wenn ein Standardkraftstofftyp verwendet wird, werden die durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte in die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 eingegeben, die ein neuronales Netz 23a aufweist, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) schätzt, und in eine Bestimmungseinheit, die durch das Vergleichen des durch das neuronale Netz geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/FNN) und des durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) und das anschließende Betrachten der beiden Werte die Eigenschaften des Benzins bestimmt. Das Bestimmen durch die Bestimmungseinheit 23b kann durch eine neuronale Berechnung vorgenommen werden, die den Wert T50 mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten, dem durch das neuronale Netz geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/FNN) und dem von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 80 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) ausgibt.
  • Die Motortemperaturerfassungseinheit 110 ist ein Sensor, der die Kühlwassertemperatur (Tw) erfasst und diese in ein elektrisches Signal umwandelt, um die Motortemperatur anzuzeigen. Hierbei kann alternativ ein Ansauglufttemperatursensor oder ein anderer Temperatursensor verwendet werden. Diese Temperatursensorausgabe kann ebenso einer oder mehreren Funktionen ausgesetzt werden, die es ermöglicht bzw. ermöglichen, mit diesem Ausgabewert eine Feststellung zu treffen. Hierbei wurde die Motortemperaturerfassungseinheit 110 als von der Zustandserfassungseinheit 10 getrennt beschrieben, obwohl sie stattdessen einen Kühlwassertemperatursensor mit der Zustandserfassungseinheit 10 teilen kann.
  • Die Kraftstofftypspeichereinheit 100 speichert den Kraftstofftyp, der durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 bestimmt wurde, und der jedes Mal, wenn eine Ausgabe durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 vorgenommen wird, aktualisiert wird, um den neuen Wert ebenso zu speichern.
  • Die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 33 berechnet, wenn die durch die Motortemperaturerfassungseinheit 110 erfasste Temperatur gleich oder unter einer vorbestimmten ersten Temperatur ist, den Kompensations koeffizienten (Cfg) als die Kompensationsmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge, basierend auf dieser erfassten Motortemperatur und auf einer Mapping-Tabelle, die den durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 und durch die Kraftstofftypspeichereinheit 100 als einen Kraftstofftyp gespeicherten geschätzten Kraftstofftyp abbildet. Diese erste eingestellte Temperatur wird als die Schwellwerttemperatur für den Betrieb des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf eine Temperatur, wie zum Beispiel auf 50°C, gesetzt, so dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor unter dieser Temperatur nicht wirksam sein wird. Im Ergebnis ist eine Feedback-Steuerung nicht möglich, so dass das System einen Kompensationskoeffizienten für die Kraftstoffeinspritzmenge für die Niedrigtemperatursteuerung berechnet. Ein Beispiel der durch die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 33 verwendeten Mapping-Tabelle wird in der 37 gezeigt und zeigt, dass die Kompensationskoeffizienten für jeden Kraftstofftyp von A bis E gespeichert werden. Wenn der Motor angehalten wird und dann das Fahren wieder begonnen wird, wird der in der Kraftstofftypspeichereinheit 100 gespeicherte Kraftstofftyp während des Starts verwendet, um den Kompensationskoeffizienten für die Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm in der 39. Hierbei wird Benzin eines bestimmten Typs verwendet, um den Tank zu füllen. Zuerst erfassen, wenn das Automobil gestartet wird, die Zustandserfassungseinheit 10 und die Motortemperaturerfassungseinheit 110 die physikalischen Werte, einschließlich der Kühlwassertemperatur (Tw), die den Zustand des Motors anzeigen (S501). Als Nächstes werden die erfassten Werte in das neuronale Netz der Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 eingegeben, die den vorhandenen Kraftstofftyp schätzt (S502). Dieser wird dann in der Kraftstofftypspeichereinheit 100 gespeichert (S503). Die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 33 stellt dann fest, ob die durch die Motortemperaturerfassungseinheit 110 erfasste Kühlwassertemperatur gleich oder unter 50°C ist (S504). Wenn dies der Fall ist, berechnet die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 33 unter Verwendung der Map für den geschätzten Kraftstofftyp und dieser Kühlwassertemperatur (Tw) (S505) den Kompensationskoeffizienten (Cfg) für die Kraftstoffeinspritzmenge. Die Kraftstoffein spritzgrundmenge wird dann mit diesem Kompensationskoeffizienten (Cfg) multipliziert, um die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge zu ergeben, die dann durch das Einspritzventil I in den Motor E eingespritzt wird. Wenn die Kühlwassertemperatur in dem Schritt S504 50°C überschreitet, wird kein Kompensationskoeffizient (Cfg) für die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet, so dass die Kompensation der Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) entsprechend der Steuerung der Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1, die eine Standard-Feedback-Steuerung enthält, durchgeführt wird.
  • Hierbei kann, wenn der Motor angehalten wird und dann neu gestartet wird, die Steuerung mit dem Erfassen der Temperatur des Kühlwassers (Tw) durch die Motortemperaturerfassungseinheit 110 beginnen, abgesehen davon, werden jedoch die Schritte 501 bis S503 ausgelassen, so dass die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 33 in dem Schritt S504 feststellt, ob die durch die Motortemperaturerfassungseinheit 110 erfasste Kühlwassertemperatur gleich oder unter 50°C ist. Hierbei wird die Kühlwassertemperatur, wenn der Motor neu gestartet wird, immer unter 50°C sein, so dass die Weiterverarbeitung zu dem Schritt S505 fortschreitet, in dem die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 33 den Kompensationskoeffizienten (Cfg) für die Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Map für den geschätzten Kraftstofftyp aus dem vorhergehenden Steuerzyklus und der erfassten Kühlwassertemperatur (Tw) berechnet. In den meisten Fällen kann der Kraftstofftyp in dem Tank als der gleiche vorausgesetzt werden, wie zu der Zeit, bevor der Motor gestartet wurde, so dass die adäquate Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge während des Startens durchgeführt werden kann.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass es ebenso möglich ist, wie in der 40 gezeigt, für das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine Bestimmungszulassungseinheit 111 bereitzustellen, die die Bestimmung des Kraftstofftyps durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 nur dann zulässt, wenn die durch die Motortemperaturerfassungseinheit 110 erfasste Motortemperatur gleich oder unter einer vorbestimmten zweiten, eingestellten Temperatur ist. Beispielsweise kann eine Schwellwerttemperatur, wie zum Beispiel 80°C, bei der die Eigenschaften (Kraftstoffverdunstungsrate oder Anhaftungsrate) des Benzins eindeutig beobachtet wer den können, als diese vorbestimmte, zweite eingestellte Temperatur eingestellt werden.
  • Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs des vorliegenden Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bis zum Speichern des geschätzten Kraftstofftyps durch die Kraftstofftypspeichereinheit 100, wenn eine Bestimmungszulassungseinheit 111 ebenso bereitgestellt wird. Dieser Betrieb wird in dem Fließdiagramm in der 41 gezeigt. Zuerst erfassen, wenn der Motor gestartet wird, die Zustandserfassungseinheit 10 und die Motortemperaturerfassungseinheit 110 die physikalischen Werte, einschließlich der Kühlwassertemperatur (Tw), die den Zustand des Motors zeigen (S601). Als Nächstes stellt die Bestimmungszulassungseinheit 111 fest, ob die erfasste Kühlwassertemperatur (Tw) gleich oder unter 80°C ist (S602). Wenn dies der Fall ist, gestattet die Bestimmungszulassungseinheit 111 der Kraftstofftypbestimmungseinheit 23, den Kraftstofftyp zu bestimmen (S603). Wie oben beschrieben, werden die erfassten Werte dann in das neuronale Netz der Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 eingegeben, die den vorhandenen Kraftstofftyp schätzt (S604), der dann in der Kraftstofftypspeichereinheit 100 gespeichert wird (S605). Wenn die Bestimmungszulassungseinheit 111 andererseits bestimmt, dass die erfasste Kühlwassertemperatur (Tw) über 80°C ist (S602), gestattet sie der Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 (S606) nicht, den Kraftstofftyp zu bestimmen, so dass keine Bestimmung eines Kraftstofftyps vorgenommen wird.
  • Bei dem oben beschriebenen Vorgang wird das neuronale Netz nur die Bestimmung eines Kraftstofftyps für einen Temperaturbereich durchführen, in dem die Eigenschaften des Kraftstoffs erfasst werden können, wodurch die Genauigkeit der Bestimmung verbessert wird. Durch das gleichzeitige Begrenzen des Bereichs der Bestimmung (wie zum Beispiel auf den hier beschriebenen Temperaturbereich von 50°C bis 80°C) kann der Lernvorgang des neuronalen Netzes unter Verwendung verringerter Lerndaten durchgeführt werden, wodurch die erforderliche Entwicklungszeit verkürzt wird.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass es bei dem vorliegenden Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erwünscht ist, eine Anzahl von Kurbelumdre hungen, von dem Anlegen der Spannung an die Zündkerze an bis zu der vollständigen Zündung der Luft-Kraftstoff-Mischung, und die Batteriespannung als die Eingabeparameter zum Schätzen des Kraftstofftyps zu haben. Das bedeutet, dass diese Anzahl von Kurbelumdrehungen ein physikalischer Wert ist, der mit dem verwendeten Benzintyp eindeutig variiert, wobei die Batteriespannung einen direkten Effekt auf die Anzahl der Kurbelumdrehungen hat, so dass die Genauigkeit der Kraftstofftypbestimmung durch die Verwendung dieser Parameter sehr wahrscheinlich verbessert wird. Die 42 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das den oben beschriebenen Typ des Aufbaus hat. Im Vergleich mit dem in der 35 gezeigten Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses weist das vorliegende Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine Zustandserfassungseinheit 10 auf, die eine Kurbelumdrehungsanzahlerfassungseinheit 112, eine Spannungserfassungseinheit 113 und eine Zündkerzenstromerfassungseinheit 114 anstelle der Motortemperaturerfassungseinheit 110 aufweist.
  • Die Kurbelumdrehungsanzahlerfassungseinheit 112 erfasst eine Anzahl von Kurbelumdrehungen, von dem Anlegen der Spannung an die Zündkerze an bis zu der vollständigen Zündung der Luft-Kraftstoff-Mischung, als einen physikalischen Wert, der den Zustand des Motors zeigt. Die Spannungserfassungseinheit 113 erfasst die Spannung der Batterie als einen physikalischen Wert, der den Zustand des Motors zeigt. Die Zündkerzenstromerfassungseinheit 114 erfasst aus der Änderung der Position des Zündschlüssels, wenn der Motor gestartet wird, dass der in die Zündkerze eingespeiste Strom „EIN" ist.
  • Der Betrieb des oben beschriebenen Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist im Wesentlichen der gleiche wie der des in der 35 gezeigten Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, mit der Ausnahme, dass der Kraftstofftyp nur unter Verwendung der Anzahl der Kurbelumdrehungen und der Batteriespannung, wenn die Zündkerzenstromerfassungseinheit 114 aus dem Anlegen des Stroms auf die Zündkerze erfasst, dass der Motor gestartet wird, geschätzt wird, so dass die Kraftstoffeinspritzmenge adäquat kompensiert werden kann und die Steuerung während des Startens dem Kraftstofftyp entsprechend durchgeführt wird und dadurch Zündungsfehler verhindert werden.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass die Kraftstofftypspeichereinheit 100 in dem vorliegenden Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgebaut ist, um die Bestimmungsresultate nicht zu aktualisieren, wenn die Anzahl der während des Startens durch die Kurbelumdrehungsanzahlerfassungseinheit 112 erfassten Kurbelumdrehungen unter einem eingestellten Wert ist. Das bedeutet, dass das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aufgebaut ist, um die Erfassungsresultate nur dann zu reflektieren, wenn eine Anzahl von Kurbelumdrehungen, die den eingestellten Wert überschreitet, während des Startens erforderlich ist, so dass, wenn die Anzahl der Kurbelumdrehungen innerhalb des eingestellten Werts ist, die Startkraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung eines vorhandenen Werts berechnet wird. Dies deshalb, weil, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit einem Kraftstoff, der die Anzahl der Kurbelumdrehungen reduziert, eingestellt wird, d. h. hoch flüchtiger Kraftstoff, und der Fahrer einen anderen Benzintyp, der weniger flüchtig ist, in den Tank füllt, dies zu einer hohen Wahrscheinlichkeit führen würde, dass Zündungsfehler auftreten. Hierbei wird, wenn ein Zündungsfehler eintritt, sehr viel schlimmere Umweltverschmutzung verursacht, als wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stufenweise von dem erwünschten Wert abweicht, weshalb der Vermeidung von Zündungsfehlern der Vorzug gegeben wird.
  • In der Erklärung oben ist die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 als ein neuronales Netz zum Bestimmen des Kraftstofftyps verwendend beschrieben, obwohl sie, wie im Folgenden beschrieben wird, ein neuronales Netz verwenden kann, um die Zylinderansaugluftmenge (QaNN) zu schätzen und dann diesen Wert benutzen kann, um die Kraftstoffanhaftungsrate (a) und die Kraftstoffverdunstungsrate (b) zu berechnen, bevor sie die errechneten Werte (a) und (b) in einer Tabelle nachschlägt, um einen entsprechenden Kraftstofftyp zu erhalten. Hierbei können die Kraftstoffanhaftungsrate (a) und die Kraftstoffverdunstungsrate (b) gemäß dem folgenden Verfahren berechnet werden.
  • Wenn der Kraftstoff durch das Einspritzventil eingespritzt wird, wie oben beschrieben, strömt nicht der gesamte Kraftstoff in den Zylinder, wobei ein Teil des Kraftstoffs an der Innenwand des Einlassrohrs klebt und ein Teil dieser Kraftstoffschicht verdampft, um in den Zylinder zu strömen. Hierbei ist die Menge des Kraftstoffs, die an dem Einlassrohr anhaftet, von einer Vielzahl von Faktoren, wie zum Beispiel dem Antriebszustand (wie der Motor-U/min) und der Last (wie zum Beispiel dem Ansaugluftdruck) des Motors und externen Faktoren (wie zum Beispiel der Ansauglufttemperatur, der Kühlwassertemperatur und dem atmosphärischen Druck) abhängig. Dabei ist die Menge der Kraftstoffschicht, die verdampft, ebenso von einer Vielzahl von solchen Faktoren, wie der Motorbedingung und der äußeren Umwelt abhängig. Im Folgenden werden die Kraftstoffanhaftungsrate (a) und die Kraftstoffverdunstungsrate (b) berechnet. Ein vereinfachtes Modell für das Verhalten der Kraftstoffschicht wird in der 43 gezeigt. In der 43 wird die Abtastzeit als k gesetzt und die Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), die Kraftstoffmenge, die an dem Einlassrohr klebt, wird als a*Gf bestimmt, wobei der Rest des Kraftstoffs (1 – a)*Gf in die Zylinder strömt. Im Ergebnis wird die Zylinderkraftstoffaufnahmemenge (Gfc) als die Summe von (1 – a) + Gf und b*Gf bestimmt.
  • Hierbei sind, bei einer Abtastzeit k, mit der an der Einlassrohrwand anhaftenden Kraftstoffmenge als Mf(k) gesetzt, der Kraftstoffeinspritzmenge als Gf(k) gesetzt und der Zylinderkraftstoffaufnahmemenge als Gfc(k) gesetzt, die folgenden Relationen gültig. Mf(k + 1) – Mf(k) = aGf(k) – bMf(k) Gfc(k + 1) = (1 – a)Gf(k) + bMf(k)
  • Die folgende Gleichung wird durch das Umordnen dieser bestimmt.
    Figure 00590001
    wobei z: Ausdehnung, die den Zeitablauf anzeigt
    z – 1: Ausdehnung, die die Zeitverzögerung anzeigt
  • Die Realtion zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F), der Zylinderansaugluftmenge Qa und der Zylinderkraftstoffaufnahmemenge Gfc wird dann, wenn die Zeitverzögerung A/F als ein Steuerzyklus vorausgesetzt wird, durch die folgende Gleichung bestimmt:
  • Figure 00600001
  • Diese beiden Gleichungen [4] und [5] können zu der folgenden Gleichung kombiniert werden:
  • Figure 00600002
  • Hierbei, wenn (A/F)*Gf = W, dann (1 – a){W(k) – W(k – 1)} + bW(k – 1) = Qa(k – 1) – (1 – b)Qa(k – 2)
  • Diese Gleichung berechnet W aus der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten Kraftstoffeinspritzmenge (Gf) und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und durch das Ersetzen der durch die Ansaugluftmengeschätzeinheit 22 geschätzten Zylinderansaugluftmenge QaNN und durch das Durchführen des Abtatstens vier oder mehr Mal werden zwei oder mehr Gleichungen bestimmt. Diese Gleichungen werden dann benutzt, um die Kraftstoffanhaftungsrate (a) und die Kraftstoffverdunstungsrate (b) zu berechnen. Wenn die Kraftstoffanhaftungsrate (a) und die Kraftstoffverdunstungsrate (b) wie oben beschrieben beschafft wurden, wird in der 44 der Aufbau des Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das die Kraftstofftypbestimmungseinheit 24 enthält, gezeigt.
  • Diese Kraftstofftypbestimmungseinheit 24 besteht aus einer Ansaugluftmengeschätzeinheit 24a, einer Kraftstoffaufnahmemengeschätzeinheit 24b und einer Typbestimmungseinheit 24c. Die Kraftstoffaufnahmemengeschätzeinheit 24b verwendet die Gleichungen oben, um die Kraftstoffanhaftungsrate (a) und die Kraftstoffverdunstungsrate (b) aus der durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten Kraftstoffeinspritzmenge (Gf), dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) und der durch die Ansaugluftmengeschätzeinheit 24a geschätzten Zylinderansaugluftmenge (QaNN) zu berechnen.
  • Wie in den 45A und 45B gezeigt, verwendet die Typbestimmungseinheit 24c Tabellen, die die Beziehung zwischen der Kraftstoffanhaftungsrate (a) und der Kraftstoffverdunstungsrate (b) und den durch die Kraftstoffaufnahmemengeschätzeinheit 24b geschätzten Kraftstofftyp zum Bestimmen des Kraftstofftyps aus der Kraftstoffanhaf tungsrate (a) und der Kraftstoffverdunstungsrate (b) zeigen. Die in den 45A und 45B gezeigten Tabellen sind derartig, dass eine der in der 45A gezeigten Tabellen zur Verwendung zum Nachschlagen der Kühlwassertemperatur (Tw) auszuwählen ist. Wenn beispielsweise die Kühlwassertemperatur (Tw) 5°C ist, wird die Tabelle 2 gewählt. Der vorhandene Kraftstofftyp wird dann aus der gewählten Tabelle, basierend auf der Kraftstoffanhaftungsrate (a) und der Kraftstoffverdunstungsrate (b), gelesen.
  • Es sollte hierbei beachtet werden, dass, während die Beschreibung oben darstellt, dass der Kraftstofftyp aus der Kraftstoffanhaftungsrate (a) und der Kraftstoffverdunstungsrate (b) bestimmt wird, es für den Kraftstofftyp ebenso möglich ist, nur aus der Kraftstoffanhaftungsrate (a) oder der Kraftstoffverdunstungsrate (b) bestimmt zu werden. In einem solchen Fall muss die Kraftstoffaufnahmemengeschätzeinheit 24b nur die Kraftstoffanhaftungsrate (a) oder nur die Kraftstoffverdunstungsrate (b) berechnen. Hierbei kann das neuronale Netz, das die Kraftstoffanhaftungsrate (a) und die Kraftstoffverdunstungsrate (b) durch die Gleichungen oben als Lerndaten erhält, (a) und (b) direkt, vor dem Berechnen des Kompensationskoeffizienten für die Kraftstoffeinspritzmenge aus diesen Werten (a) und (b), schätzen.
  • Um die Genauigkeit der Kraftstofftypbestimmung zu verbessern, ist es ebenso möglich, die Kraftstofftypbestimmungseinheit 24 des Weiteren mit einer Speichereinheit zum progressiven Speichern der durch die Kraftstoffaufnahmemengeschätzeinheit 24b berechneten Kraftstoffanhaftungsrate (a) und Kraftstoffverdunstungsrate (b) zu versehen, so dass die Typbestimmungseinheit 24c den Kraftstofftyp unter Verwendung einer Vielzahl von Kraftstoffanhaftungsraten (a) und Kraftstoffverdunstungsraten (b), die progressiv in der Speichereinheit gespeichert werden, bestimmen kann.
  • Es ist für das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das die Kraftstofftypbestimmungseinheit 24 enthält, ebenso möglich, mit einer Bestimmungszulassungseinheit 111 versehen zu werden, wie in der 40 gezeigt. Wenn so vorgegangen wird, kann, da der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor unter einer bestimmten Temperatur nicht wirksam werden kann, die Bestimmung durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit 23, die die Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors erfordert, verhindert werden, wenn die Motortemperatur unter einer ersten eingestellten Temperatur ist. Im Ergebnis wird die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 den Kraftstoff typ verwenden, der in dem vorhergehenden Steuerzyklus berechnet wurde, um den Kompensationskoeffizienten (Cfg) für die Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen.
  • Zehnte Ausführung
  • Während sich die Beschreibung oben auf ein Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bezieht, das die Kraftstoffeinspritzmenge während des Startens in Übereinstimmung mit dem Kraftstofftyp steuert, steuert das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung die Kraftstoffeinspritzmenge, unabhängig davon, ob die Maschine gestartet wurde, dem Kraftstofftyp entsprechend.
  • Die 46 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der vorliegenden Ausführung zeigt. Wie in der Figur gezeigt, besteht dieses Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses aus einer Zustandserfassungseinheit 10, einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20c, einer Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge 30 und einer Kraftstofftypbestimmungseinheit 120. Im Vergleich mit dem Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der ersten Ausführung ist dieses Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses mit einer Kraftstofftypbestimmungseinheit 120, mit einer Zustandserfassungseinheit 10, die ebenso das Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst und mit einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20c, die die Ausgabe der Kraftstofftypbestimmungseinheit 120 und die des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) als Eingabeparameter aufweist, versehen.
  • Die Kraftstofftypbestimmungseinheit 120 bestimmt den durch den Motor E verwendeten Kraftstofftyp. Diese Bestimmung des Kraftstofftyps wird durch das Schätzen entsprechend der neuronalen Berechnung auf die gleiche Art und Weise wie bei der Kraftstofftypbestimmungseinheit 23 in dem in der 35 gezeigten Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder direkt, indem der Kraftstoff Ultraschallwellen ausgesetzt wird und indem die Dichte des Kraftstoffs aus der Übertragungsgeschwindigkeit der Wellen gemessen wird, durchgeführt. Die Kraftstofftypbestimmungseinheit 120 gibt in Übereinstimmung mit dem erfassten Kraftstofftyp einen Wert (Gs) aus. Genauer gesagt teilt die Kraftstofftypbestimmungseinheit 120 das Benzin, basierend auf der Flüch tigkeit, in eine von drei Gruppen ein, wobei der größte Wert von Gs die flüchtigste Gruppe darstellt.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20c verwendet ein neuronales Netz, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten (Ne, Pb, A/F ...) und mit dem durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit 120 erfassten Kraftstofftyp als seinen Eingabeparametern zu schätzen. Der Lernvorgang dieses neuronalen Netzes wird in der 47 gezeigt. Wie in der Figur gezeigt, verwendet das neuronale Netz die durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werte (ne, Pb, A/F ...) und den tatsächlich erfassten Kraftstofftyp als seine Eingabeparameter und das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) als sein Lernsignal, um auf diese Art und Weise die Abweichung E zwischen dem geschätzten Wert und den Lerndaten gemäß einem Rückwärtspropagationsverfahren zu minimieren. Es sollte hierbei beachtet werden, dass T50 oder anderen Werte alternativ als der Wert verwendet werden können, der den Kraftstofftyp darstellt. Durch das Durchführen des dargestellten Prozesses kann ein neuronales Netzwerk erreicht werden, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter Berücksichtigung des Kraftstofftyps schätzt.
  • Das Folgende ist eine kurze Beschreibung des Betriebs des vorliegenden Geräts zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Zuerst erfasst die Zustandserfassungseinheit 10 die physikalischen Werte, die den Zustand des Motors zeigen, wie zum Beispiel die Motor-U/min, den Ansaugluftdruck (Pb) und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/f) in dem vorhergehenden Steuerzyklus. Gleichzeitig erfasst die Kraftstofftypbestimmungseinheit 120 den Kraftstofftyp und gibt den Wert Gs aus. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinheit 20c benutzt dann ein neuronales Netz, um mit den durch die Zustandserfassungseinheit 10 erfassten physikalischen Werten (Ne, Pb, A/F ...) und dem durch die Kraftstofftypbestimmungseinheit 120 erfassten Kraftstofftyp als seinen Eingabeparametern das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) zu schätzen. Die Berechnungseinheit für die kompensierende Kraftstoffmenge benutzt dann das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F), um die kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) für die Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen. Diese kompensierende Kraftstoffmenge (ΔGf) wird dann der durch die Berechnungseinheit für die Kraftstoffeinspritzgrundmenge 1 berechneten Kraftstoffeinspritzgrundmenge (Gfb) hinzugefügt, um die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge (Gf) zu ergeben, die durch das Einspritzventil I in dem Motor E eingespritzt wird. Im Ergebnis kann die Steuerung entsprechend dem aktuell verwendeten Kraftstofftyp durchgeführt werden.

Claims (12)

  1. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum Ausführen der Hilfssteuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch das Kompensieren einer von einem Steuersystem eingestellten Kraftstoffeinspritzmenge zum Aufrechterhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf einem vorbestimmten Wert. das Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses umfasst: die Zustandserfassungseinrichtung (10) zum Erfassen einer Vielzahl von physikalischen Werten, die bei Niedrigtemperatur gemessen werden können und die einen Zustand eines Motors anzeigen, wobei Niedrigtemperatur eine Temperatur ist, bei der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nicht wirksam sein kann, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung (20) zum Empfangen der durch die Zustandserfassungseinrichtung erfassten Vielzahl der physikalischen Werte als Eingabeparameter und zum Schätzen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung eines neuronalen Netzwerks und die Berechnungseinrichtung für die kompensierende Kraftstoffmenge (30) zum Berechnen einer kompensierenden Kraftstoffmenge für die Kraftstoffeinspritzmenge aus dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, gekennzeichnet durch die Kraftstoffzeitreihendaten-Speichereinrichtung (4) zum Speichern von Zeitreihendaten für die Kraftstoffeinspritzmenge, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung die Zeitreihendaten der Kraftstoffeinspritzmenge als einen Eingabeparameter aufweist.
  2. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 1, ferner umfassend: die Parameterbereich-Feststellungseinrichtung (40a) zum Feststellen, ob wenigstens einer der Eingabeparameter der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung außerhalb eines dem Eingabeparameter entsprechenden vorbestimmten Bereichs ist, und die Parameterumwandlungseinrichtung (40b) zum Umwandeln eines Eingabeparameters, der als außerhalb des entsprechenden Bereichs eines vorbestimmten Wertes liegend festgestellt ist.
  3. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 2, wobei der einem Eingabeparameter entsprechende Bereich während eines Lernvorgangs in das neuronale Netzwerk eingegeben wird und wobei der Bereich für einen Wert des Eingabeparameters auf einen Höchstwert und einen Mindestwert eingestellt wird.
  4. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 1, ferner umfassend: die Transitionsmenge-Erfassungseinrichtung (50) zum Erfassen einer Transitionsmenge für den Motor, wobei die Berechnungseinrichtung für die kompensierende Kraftstoffmenge die kompensierende Menge für die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der erfassten Transitionsmenge einstellt.
  5. Vorrichtung zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 4, wobei die Transitionsmenge-Erfassungseinrichtung (50) die Transitionsmenge basierend auf einer Änderungsmenge in wenigstens einem der von der Zustandserfassungseinrichtung (10) erfassten physikalischen Werte erfasst.
  6. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 4, wobei die Transitionsmenge-Erfassungseinrichtung die Transitionsmenge basierend auf einer Änderungsmenge in dem durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst.
  7. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ferner umfassend: einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (52a) zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei die Transitionsmenge-Erfassungseinrichtung (52b) die Transitionsmenge basierend auf einer Änderungsmenge in dem durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfasst.
  8. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 1, wobei das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung verwendete neuronale Netzwerk einen Lernvorgang unter Verwendung von Lerndaten durchführt, die die Information enthalten, die anzeigt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu mager, sondern zu fett ist, wenn eine Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das nicht mit der Kraftstoffeinspritzmenge kompatibel ist.
  9. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 1, ferner umfassend: die Kraftstofftypbestimmungseinrichtung (120) zum Bestimmen des durch den Motor verwendeten Kraftstofftyps, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung einen numerischen Wert, der als ein Eingabeparameter den Eigenschaften des bestimmten Kraftstofftyps entspricht, enthält.
  10. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung eine Änderungsmenge in einem physikalischen Wert, der sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezieht, schätzt und wobei die Berechnungseinrichtung für die kompensierende Kraftstoffmenge die kompensierende Kraftstoffmenge für die eingespritzte Kraftstoffmenge aus dem geschätzten physikalischen Wert, der sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bezieht, berechnet.
  11. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 10, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung eine Vielzahl von erfassten physikalischen Werten als Eingabeparameter aufweist, ein neuronales Netzwerk benutzt, um einen sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehenden Wert zu schätzen, und die Änderungsmenge in den sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beziehenden Eingabeparametern durch das Berechnen einer Änderungsmenge in dem physikalischen Wert schätzt.
  12. Gerät zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nach Anspruch 10, wobei das durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Schätzeinrichtung verwendete neuronale Netzwerk einen Lernvorgang unter Verwendung von Daten durchführt, die die Informationen enthalten, die anzeigen, wenn eine Ausgabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht zu mager sondern zu fett ist.
DE69729981T 1996-05-28 1997-05-28 Gerät zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses, das ein neuronales Netzwerk benutzt Expired - Fee Related DE69729981T2 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13319096 1996-05-28
JP13319096 1996-05-28
JP27250496 1996-10-15
JP27250496 1996-10-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69729981D1 DE69729981D1 (de) 2004-09-02
DE69729981T2 true DE69729981T2 (de) 2004-12-16

Family

ID=26467603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69729981T Expired - Fee Related DE69729981T2 (de) 1996-05-28 1997-05-28 Gerät zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses, das ein neuronales Netzwerk benutzt

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5915368A (de)
EP (1) EP0810363B1 (de)
DE (1) DE69729981T2 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007000444B4 (de) * 2006-08-23 2015-02-19 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung, die dazu entworfen ist, einen Korrekturwert zu lernen, um eine Stellgröße für eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine zu korrigieren
CN112594077A (zh) * 2019-10-02 2021-04-02 三菱电机株式会社 内燃机的控制装置及控制程序
DE102021207799A1 (de) 2021-07-21 2023-01-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Ermitteln einer eine Durchflussrate eines Kraftstoffinjektors charakterisierenden Größe
DE102018133516B4 (de) 2017-12-27 2023-09-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors
DE102018123832B4 (de) 2017-10-02 2024-03-07 GM Global Technology Operations LLC Kraftstoffeinspritzsystem für ein fahrzeugantriebssystem

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69929920D1 (de) * 1998-04-09 2006-04-27 Yamaha Motor Co Ltd Krafstoffeinspritzsteuereinheit für ein Brennkraftmaschine
US6678640B2 (en) * 1998-06-10 2004-01-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for parameter estimation, parameter estimation control and learning control
US6240343B1 (en) * 1998-12-28 2001-05-29 Caterpillar Inc. Apparatus and method for diagnosing an engine using computer based models in combination with a neural network
EP1158149B1 (de) * 2000-05-26 2006-04-05 Jenbacher Aktiengesellschaft Einrichtung zum Einstellen des Verbrennungsgas-Luft-Verhältnisses eines vorzugsweise stationären Gasmotors
JP2002122039A (ja) * 2000-10-12 2002-04-26 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
WO2003016698A1 (en) * 2001-08-17 2003-02-27 Tiax Llc A method of controlling combustion in a homogenous charge compression ignition engine
US6588253B2 (en) * 2001-08-17 2003-07-08 Delphi Technologies, Inc. Fuel volatitlity sensor and method based on capacitance measurement
JP2003120367A (ja) * 2001-10-15 2003-04-23 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
US7422628B2 (en) * 2003-05-12 2008-09-09 Basf Catalysts Llc Volatile hydrocarbon adsorber unit
DE10328015A1 (de) * 2003-06-23 2005-01-13 Volkswagen Ag Virtuelle Lambdasonde für ein Kraftfahrzeug
US7134429B2 (en) * 2004-03-05 2006-11-14 Robert Bosch Gmbh Method and device for controlling an internal combustion engine
US7536232B2 (en) * 2004-08-27 2009-05-19 Alstom Technology Ltd Model predictive control of air pollution control processes
US7167791B2 (en) * 2004-09-27 2007-01-23 Ford Global Technologies, Llc Oxygen depletion sensing for a remote starting vehicle
US7266439B2 (en) * 2004-10-05 2007-09-04 Southwest Research Institute Fuel property-adaptive engine control system with on-board fuel classifier
JP4169065B2 (ja) * 2006-02-13 2008-10-22 株式会社デンソー 車両制御装置
DE102006052985B4 (de) * 2006-11-10 2015-08-06 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit bivalenter Brennstoffzufuhr
JP4418480B2 (ja) * 2007-04-24 2010-02-17 株式会社日立製作所 内燃機関の燃料制御装置
US7802563B2 (en) * 2008-03-25 2010-09-28 Fors Global Technologies, LLC Air/fuel imbalance monitor using an oxygen sensor
DE102008001569B4 (de) * 2008-04-04 2021-03-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Adaption eines Dynamikmodells einer Abgassonde
DE102008040737A1 (de) * 2008-07-25 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Dynamiküberwachung einer Breitband-Lambdasonde
JP5346838B2 (ja) * 2010-02-12 2013-11-20 本田技研工業株式会社 汎用型エンジンの空燃比制御装置
JP5443195B2 (ja) * 2010-02-12 2014-03-19 本田技研工業株式会社 汎用型エンジンの空燃比制御装置
JP4975158B2 (ja) * 2010-11-08 2012-07-11 本田技研工業株式会社 プラントの制御装置
JP5616274B2 (ja) * 2011-03-31 2014-10-29 本田技研工業株式会社 空燃比制御装置
US8612119B2 (en) * 2011-05-23 2013-12-17 GM Global Technology Operations LLC Adaptation control of lean NOx trap regeneration with biodiesel during engine transient operation
FR2981474B1 (fr) * 2011-10-17 2013-12-27 Alstom Technology Ltd Procede de detection preventive d'une panne d'un appareil, programme d'ordinateur, installation et module de detection preventive d'une panne d'un appareil
JP5271405B2 (ja) * 2011-11-22 2013-08-21 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
KR101272929B1 (ko) * 2011-12-08 2013-06-11 기아자동차주식회사 Ｆｆｖ의 엔진 시동 제어방법
DE102012201033A1 (de) * 2012-01-25 2013-07-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuereinheit zur Bestimmung einer Totzeit eines Abgassensors
DE102012204353A1 (de) * 2012-03-20 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Gas-Sensoren
JP5505447B2 (ja) * 2012-03-28 2014-05-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6213085B2 (ja) * 2013-09-17 2017-10-18 株式会社デンソー 内燃機関の気筒別空燃比制御装置
WO2016206920A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Robert Bosch Gmbh An ecm to determine air-fuel ratio of an engine
DE102016204761A1 (de) * 2016-03-22 2017-09-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren, Vorrichtung und mobiles Anwendergerät zur Anpassung eines Energieverwertungsvorgangs eines Kraftfahrzeugs
DE102016206800A1 (de) * 2016-04-21 2017-10-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren, Vorrichtung und mobiles Anwendergerät zur Anpassung einer Energieversorgung eines Antriebssystems eines Fahrzeugs
US10634081B2 (en) * 2018-02-05 2020-04-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device of internal combustion engine
JP6501018B1 (ja) * 2018-04-20 2019-04-17 トヨタ自動車株式会社 未燃燃料量の機械学習装置
JP7231144B2 (ja) * 2019-07-17 2023-03-01 株式会社トランストロン エンジン制御装置及びそれが有するニューラルネットワークプログラム
KR102165878B1 (ko) * 2020-01-20 2020-10-14 주식회사 현대케피코 인공신경망을 이용한 차량 엔진 토크 추정 방법
US11904878B2 (en) * 2020-08-18 2024-02-20 Ford Global Technologies, Llc System and method for off-road driving assistance for a vehicle
US11655775B1 (en) * 2021-08-20 2023-05-23 Ut-Battelle, Llc Combustion control using spiking neural networks
CN114320638B (zh) * 2021-12-27 2022-11-08 联合汽车电子有限公司 一种空燃比确定方法、装置、存储介质和设备
US20230272756A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-31 Toyota Motor North America, Inc. Function and efficiency management

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4942848A (en) * 1987-04-30 1990-07-24 Nissan Motor Co., Ltd. Air-fuel ratio control system for automotive internal combustion engine or the like with fuel type discrimination capabilities
JPS6480745A (en) * 1987-09-22 1989-03-27 Nissan Motor Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2717665B2 (ja) * 1988-05-31 1998-02-18 株式会社豊田中央研究所 内燃機関の燃焼予測判別装置
JP2792633B2 (ja) * 1990-02-09 1998-09-03 株式会社日立製作所 制御装置
AU7464991A (en) * 1990-02-26 1991-09-18 Barrack Technology Limited Engine condition determining and operating method
CA2118598C (en) * 1991-12-18 2004-04-13 Anoop K. Mathur A closed loop neural network automatic tuner
JPH06131009A (ja) * 1992-10-20 1994-05-13 Fujitsu Ltd フィードバック制御装置
JP3677784B2 (ja) * 1993-12-24 2005-08-03 日産自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JPH0828358A (ja) * 1994-07-19 1996-01-30 Yamaha Motor Co Ltd 内燃機関用気化器の空燃比推定装置および空燃比制御装置
JP3081115B2 (ja) * 1994-09-09 2000-08-28 松下電器産業株式会社 空燃比制御装置
EP0724073B1 (de) * 1995-01-27 2005-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuerungssystem
JP3510021B2 (ja) * 1995-09-29 2004-03-22 松下電器産業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007000444B4 (de) * 2006-08-23 2015-02-19 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung, die dazu entworfen ist, einen Korrekturwert zu lernen, um eine Stellgröße für eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine zu korrigieren
DE102018123832B4 (de) 2017-10-02 2024-03-07 GM Global Technology Operations LLC Kraftstoffeinspritzsystem für ein fahrzeugantriebssystem
DE102018133516B4 (de) 2017-12-27 2023-09-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors
CN112594077A (zh) * 2019-10-02 2021-04-02 三菱电机株式会社 内燃机的控制装置及控制程序
DE102021207799A1 (de) 2021-07-21 2023-01-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Ermitteln einer eine Durchflussrate eines Kraftstoffinjektors charakterisierenden Größe

Also Published As

Publication number Publication date
DE69729981D1 (de) 2004-09-02
EP0810363A3 (de) 2000-05-31
EP0810363B1 (de) 2004-07-28
EP0810363A2 (de) 1997-12-03
US5915368A (en) 1999-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69729981T2 (de) Gerät zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses, das ein neuronales Netzwerk benutzt
EP0416270B1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Steuern und Regeln einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
DE60122255T2 (de) Erfassung und Ausgleich der Kraftstoffflüchtigkeit beim Kaltstart von einer Brennkraftmaschine
DE102014214780B4 (de) Abgassensordiagnose und steueranpassung
DE4222414C2 (de) Abgasrückführ-Steuervorrichtung für einen Motor
EP1062417B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE3218250C2 (de)
DE602004013243T2 (de) Vorrichtung zur Steuerung eines Motors
DE102009049606B4 (de) Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen Multi-Kraftstoffmotor
DE102018113767A1 (de) Verfahren und system zur diagnose der ladedruckregelung
DE10316062A1 (de) System zum Abschätzen des Nox-Gehalts des von einem Verbrennungsmotor erzeugten Abgases
DE19640403A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE3410403C2 (de) Verfahren zum Steuern der einer Brennkraftmaschine nach Beendigung einer Kraftstoffabsperrung zugeführten Kraftstoffmenge
DE19752271A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur adaptiven Abgastemperatur-Schätzung und -Steuerung
DE3010583A1 (de) Verfahren zum steuern der kraftstoffzufuhr an eine brennkraftmaschine
DE3500594A1 (de) Zumesssystem fuer eine brennkraftmaschine zur beeinflussung des betriebsgemisches
DE4414727B4 (de) Steuerverfahren und Steuereinheit für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen
DE3024933A1 (de) Verfahren zum regeln des luft/kraftstoff-verhaeltnisses fuer brennkraftmaschinen
DE102008000547B4 (de) Drehmomentensteuersystem
DE3330071A1 (de) Verfahren zur kontrolle der kraftstoffzufuhr zu einer brennkraftmaschine nach beendigung einer kraftstoffabsperrung
DE102012214189B4 (de) Verfahren und System zum Ausgleich der Alkoholkonzentration im Kraftstoff
EP1269010A1 (de) Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine und starteinrichtung für eine brennkraftmaschine
DE3927050A1 (de) Regeleinrichtung fuer brennkraftmaschinen
DE19912832B4 (de) Vorrichtung zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor
DE19818836A1 (de) Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für einen Zylindereinspritz-Verbrennungsmotor

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee