DE69920384T2

DE69920384T2 - Anlagesteuersystem

Info

Publication number: DE69920384T2
Application number: DE69920384T
Authority: DE
Inventors: Yuji 4-1 Chuo 1-chome Yasui; Tadashi 4-1 Chuo 1-chome Sato; Shusuke 4-1 Chuo 1-chome Akazaki; Masaki 4-1 Chuo 1-chome Ueno; Yoshihisa 4-1 Chuo 1-chome Iwaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-12-18
Also published as: JP2000179385A; JP3484088B2; US6230486B1; DE69920384D1; EP1013915A2; EP1013915B1; EP1013915A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik:
Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat eine Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuer-/Regel-Vorrichtung vorgeschlagen, welche einen Abgas-Gas-Sensor zum Detektieren der Konzentration einer bestimmten Komponente eines Abgases aufweist, welches einen katalytischen Konverter wie einen katalytischen 3-Wege-Konverter durchlaufen hat, welcher in dem Abgas-Durchgang einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wie etwa einen O₂-Sensor zum Detektieren der Konzentration von Sauerstoff in einem Abgas, wobei der Abgas-Sensor in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter angeordnet ist. Die Vorrichtung steuert/regelt das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, spezieller das Luft-Brennstoff-Verhältnis einer Luft-Brennstoff-Mischung welche von einer Brennkraftmaschine zu verbrennen ist, um eine Ausgabe der O₂-Sensors, das heißt den detektierten Wert der Sauerstoffkonzentration, zu einem vorbestimmten Ziel-Wert konvergieren zu lassen, um es dem katalytischen Konverter zu ermöglichen, unabhängig von der Alterung des katalytischen Konverters die gewünschte Reinigungs-Möglichkeit aufzuweisen. Siehe beispielsweise U.S. Patentanmeldung Nummer 09/311353, US Patentanmeldung Nummer 09/153300 und die Japanische Patentanmeldung Nummer 11-93740 (US Patentanmeldung Nummer 09/153156).
Gemäß der offenbarten Technologie, wird das Verhalten des Abgassystems modelliert, welches von einer Position in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter zu dem O₂-Sensor in Flussrichtung hinter diesem reicht. Es wird in gegebenen Steuer-/Regel-Zyklen sukzessive eine manipulierte Variable zum Manipulieren der Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine erzeugt, um basierend auf einem Rückkopplungs-Steuer/Regel-Verfahren (insbesondere ein Gleit-Modus-Steuer/Regel-Verfahren), welches basierend auf dem Modell konstruiert ist, die Ausgabe des O₂-Sensors auf seinen Ziel-Wert zu konvergieren. Das Luft-Brennstoffverhältnis der Brennkraftmaschine wird durch Steuer-/Regel-Vorgänge der Brennkraftmaschine basierend auf der manipulierten variable manipuliert, insbesondere durch Einstellen der der Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffmenge.
Insbesondere ist die gemäß dem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugte manipulierte Variable eine Ziel-Variable für die Differenz (im Folgenden als ein "differenzielles Luft-Brennstoff-Verhältnis") zwischen dem tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine und einem vorbestimmten Referenz-Wert (Konstant-Wert) für das Luft-Brennstoffverhältnis. Gemäß der offenbarten Technologie ist in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter ein Abgassensor (im Folgenden als "Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor") angeordnet, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Luft-Brennstoff-Mischung, welche von der Brennkraftmaschine verbrannt worden ist, zu detektieren. Die Menge von der Brennkraftmaschine zugeführtem Brennstoff wird gemäß einem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren derart reguliert, dass die Ausgabe des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors das heißt, der detektierte Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, zu einem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis, welches von der manipulierten Variable (einer Zielvariable für den differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis) und dem Referenz-Wert definiert ist, konvergiert, um hierdurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine in das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis zu steuern/regeln.
Eine solche Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung für die Brennkraftmaschine ist in der Lage, die Ausgabe in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter angeordneten des O₂-Sensors zu seinem Ziel-Wert konvergieren zu lassen, um hierdurch dem katalytischen Konverter zu ermöglichen, eine gewünschte Reinigungs-Fähigkeit aufzuweisen.
Bei der oben vorgeschlagenen Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuer-/Regel-Vorrichtung wird das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren unter Verwendung der Ausgabe des in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter angeordneten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors zum Steuern/Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine zum Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis ausgeführt. Es ist allerdings ebenso möglich, das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis gemäß einem Vorwärts-Steuer-/Regel-Verfahren zu steuern/regeln, indem das Ausmaß des der Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffs unter Verwendung einer Abbildung oder dergleichen aus dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis bestimmt wird.
Bei der oben genannten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuer-/Regel-Vorrichtung wird der O₂-Sensor als ein in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter angeordneter Abgas-Sensor verwendet. Allerdings kann der Abgassensor einen NOx-Sensor, einen CO-Sensor, einen HC-Sensor oder einen anderen Abgas-Gas-Sensor umfassen. Es ist möglich, es dem katalytischen Konverter zu ermöglichen, eine gewünschte Reinigungs-Fähigkeit aufzuweisen, indem das Luft-Brennstoff- Verhältnis der Brennkraftmaschine derart gesteuert/geregelt wird, dass es die Ausgabe eines solchen Abgas-Sensors zu einem geeigneten Ziel-Wert konvergieren lässt.
Bei dem oben genannten herkömmlichen Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuer/Regel-System kann das Abgas-System inklusive dem katalytischen Konverter, welcher von einer Position in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter zu dem O₂-Sensor in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter reicht, als eine Anlage zum Erzeugen der Ausgabe des O₂-Sensors aus dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine angesehen werden (das vom Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor detektierte Luft-Brennstoff-Verhältnis). Die Brennkraftmaschine kann als ein Aktuator zum Erzeugen eines Abgases angesehen werden, welches ein der Anlage zuzuführendes Luft-Brennstoff-Verhältnis aufweist. Daher kann die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuer-/Regel-Vorrichtung als eine Vorrichtung zum Erzeugen einer manipulierten Variable zum Steuern/Regeln der Eingabe (Luft-Brennstoff-Verhältnis) zu der Anlage (= eine Ausgabe von dem Aktuator) ausgedrückt werden, um die Ausgabe des O₂-Sensors als die Ausgabe der Anlage zu einer gegebenen Ziel-Wert konvergieren zu lassen, und den Betrieb der Brennkraftmaschine basierend auf der manipulierten Variable als der Aktuator zu steuern/regeln.
Beim Modellieren des Abgas-Systems inklusive dem katalytischen Konverter wird das Abgas-System als ein System zum Erzeugen der Differenz zwischen der Ausgabe des O₂-Sensors und seinem Ziel-Wert mit einer Antwort-Verzögerung und so weiter aus dem differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis, welches die Differenz zwischen dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der von der Brennkraftmaschine verbrannten Luft-Brennstoff-Mischung, und einem vorbestimmten festen Referenz-Wert mit Bezug auf das Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, angesehen.
Das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren zum Erzeugen der manipulierten variable als dem Ziel-Wert für das differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis ist basierend auf dem Modell des Abgas-Systems konstruiert.
Wenn die Eingabe (differenzielles Luft-Brennstoff-Verhältnis) zu dem modellierten Abgas-System und die Ausgabe davon (die Differenz zwischen der Ausgabe des O₂-Sensors und seinem Ziel-Wert) als Differenzen ausgedrückt werden, kann der Algorithmus des Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahrens zum Erzeugen der manipulierten Variable vereinfacht werden.
Gemäß der oben genannten Technik wird ein Parameter zum Definieren des Verhaltens des Modells des Abgas-Systems unter Verwendung der Ausgabe-Daten des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors und des O₂-Sensors sukzessive identifiziert. Um die manipulierte Variable zu erzeugen, verwendet der Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren den identifizierten Parameter des Modells des Abgassystems.
Als ein Ergebnis einer weiteren Studie der Erfinder der vorliegenden Anmeldung wurde herausgefunden, dass wenn die Ausgabe des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors aufgrund von Alterung des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensors einen stetigen Versatz ("Offset") von einer normalen Ausgabe erleidet, oder wenn das tatsächliche Luft-Brennstoff-Verhältnis aufgrund eines alterungsinduzierten Charakteristik-Wechsels der Brennkraftmaschine einen stetigen Fehler bezüglich der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses erfährt, die schnelle Reaktion des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren des Ausgabe des O₂-Sensors basierend auf dem Modell des Abgas-Systems zu der Ziel-Wert verringert wird, und dass die Ausgabe des O₂-Sensors einen stetigen Fehler mit Bezug auf den Ziel-Wert erleidet.
In einer anderen Anmeldung wird eine manipulierte Variable zum Steuern/Regeln einer Eingabe zu einer willkürlichen Anlage, um einen gemessenen Wert einer Ausgabe der Anlage zu einem vorbestimmten Ziel-Wert konvergieren zu lassen, gemäß einem auf einem Modell der Anlage basierenden Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugt, welches in der gleichen Weise wie die oben beschriebene Technik aufgebaut ist. Die oben genannten Nachteile werden ebenfalls in solch einer Anmeldung verursacht, wenn das Betreiben des Aktuators zum Erzeugen der Anlage-Eingabe basierend auf der manipulierten Variable gesteuert/geregelt wird.
Zusammenfassung der Erfindung:
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer Eingabe zu einer Anlage bereitzustellen, um eine Ausgabe einer Detektions-Vorrichtung zum Detektieren einer Ausgabe der Anlage zu einem vorbestimmten Ziel-Wert konvergieren zu lassen, wobei die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung dazu geeignet ist, die Genauigkeit und schnelle Antwort eines Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren der Ausgabe der Detektionsvorrichtung zu dem Ziel-Wert zu erhöhen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer Anlage bereitzustellen, welches ein Abgas-System, welches in einem Abgas-Durchgang einer Brennkraftmaschine von einer in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter zum Reinigen eines Abgases von der Brennkraftmaschine angeordneten Position, bis zu einer in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter angeordneten Position reicht, umfasst, durch Steuern/Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine als einer Eingabe zu dem Abgas-System, um eine Ausgabe eines Abgassensors zum Detektieren der Konzentration einer bestimmten Komponente des Abgases in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter zu einem vorbestimmten Ziel-Wert konvergieren zu lassen.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer Anlage bereitgestellt, umfassend: einen Aktuator zum Erzeugen einer Anlage-Eingabe, eine erste Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Ausgabe von der Anlage, eine manipulierte Variable-Feststellungs-Vorrichtung zum sequenziellen Erzeugen einer manipulierten Variable, welche die Anlage-Eingabe derart manipuliert, dass die Ausgabe des ersten Detektions-Vorrichtung einen vorbestimmten Ziel-Wert gemäß einer Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren basierend auf einem Modell des Verhaltens der Anlage als einem System zum Erzeugen der Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtung und einem Zielwert mit wenigstens einer Antwort-Verzögerung von der Differenz zwischen der Anlage-Eingabe und einem vorbestimmten Referenz-Wert zu konvergieren, eine Aktuator-Steuer-/Regel-Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Betriebs des Aktuators basierend auf der manipulierten Variable, zum Manipulieren der Anlage-Eingabe, und einer Referenz-Wert-Variable-Setz-Vorrichtung zum variablen Setzen der vorbestimmten Referenzwertes in Abhängigkeit von der manipulierten Variable, welche von der Manipulierte-Variable-Bestimmungs-Vorrichtung erzeugt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine manipulierte Variable, welche die Anlage-Eingabe dahingehend manipuliert, dass die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung (ein detektierter Wert der Ausgabe von der Anlage) zu einem vorbestimmten Ziel-Wert konvergiert, sequenziell gemäß einem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren, welches basierend auf dem Modell der Anlage konstruiert ist, erzeugt, und ein Betrieb des Aktuators wird basierend auf der manipulierten Variable gesteuert/geregelt, um die Ausgabe des Aktuators, welche die Anlage-Eingabe ist, zu manipulieren.
Wenn der Referenz-Wert mit Bezug auf die Differenz (auf welchen in der Beschreibung der Erfindung als eine differenzielle Anlage-Eingabe Bezug genommen werden kann) zwischen der durch das Modell ausgedrückten Anlage-Eingabe und dem vorbestimmten Referenz-Wert konstant ist, wie herkömmlicher Weise der Fall, und wenn die basierend auf der manipulierten Variable manipulierte Anlage-Eingabe (= die Ausgabe des Aktuators), eine andauernde Störung enthält, kann gemäß verschiedenen, von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung durchgeführten Studien die schnelle Reaktion der Konvergenz der Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung zu dem Zielwert gelegentlich erniedrigt sein. Wenn in einer solchen Situation der Referenzwert in Abhängigkeit von der von der Manipulierte-Variable-Erzeugungs-Vorrichtung manipulierten manipulierten Variable geeignet geändert wird, kann die schnelle Reaktion der Konvergenz der Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtung zu dem Zielwert erhöht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der vorbestimmte Referenz-Wert in Abhängigkeit von der von der Manipulierte-Variable-Bestimmungs-Vorrichtung erzeugten manipulierten Variable variabel gesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, die schnelle Reaktion des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergierenlassen der Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung zu dem Ziel-Wert zu erhöhen.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst die Anlage ein Abgas-System, welches von einer Position in Flussrichtung vor einem in einem Abgas-Durchgang einer Brennkraftmaschine zum Reinigen eines Abgases von der Brennkraftmaschine angeordneten katalytischen Konverter zu einer Position in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter reicht, wobei das Abgas- System den katalytischen Konverter enthält, wobei die Anlage-Eingabe umfasst: ein Luft-Brennstoff-Verhältnis einer Luft-Brennstoff-Mischung, welche in der Brennkraftmaschine als dem Aktuator zum Erzeugen des Abgases, welches in den katalytischen Konverter eintritt, verbrannt wird, wobei die Ausgabe von der Anlage die Konzentration einer Komponente des Abgases, welches den katalytischen Konverter durchlaufen hat, umfasst.
Es ist zu dieser Zeit möglich, die schnelle Reaktion der Konvergenz der Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung, das heißt einen detektierten Wert der Konzentration einer bestimmten Komponente des durch den katalytischen Konverter gelaufenen Abgases zu dem Ziel-Wert zu erhöhen, so dass die Reinigungs-Fähigkeit des katalytischen Konverters gleichmäßig erreicht wird.
Insbesondere umfasst das Steuer-/Regel-Verfahren ein Verfahren (das heißt ein Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren) zum Erzeugen einer manipulierten Variable unter Verwendung von Daten, welche die Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtung und dem Zielwert repräsentieren (auf welche Differenz in der Beschreibung der Erfindung als eine differenzielle-Anlage-Ausgabe Bezug genommen werden kann), und Parameter des Modells, welche das Verhalten des Modells definieren.
Unter Verwendung der Daten der differenziellen Anlage-Ausgabe und der Parameter des Modells, kann die manipulierte Variable, welche dazu benötigt wird, damit die Ausgabe von der ersten Detektionsvorrichtung zu dem Ziel-Wert konvergiert, geeignet erzeugt werden.
Die Parameter umfassen Parameter, welche beim Definieren des Verhaltens des Modells auf geeignete Werte zu setzen sind.
Wenn beispielsweise das Modell ein Modell ist, bei welchem die differenzielle Anlage-Ausgabe in jedem gegebenen Steuer/Regel-Zyklus mit einem diskreten System (spezifischer, ein Diskrete-Zeit-System) von einer differenziellen Anlage-Ausgabe eines vergangenen Steuer/Regel-Zyklus vor dem Steuer/Regel-Zyklus und der differenziellen Anlage-Eingabe ausgedrückt wird, dann sind Koeffizienten, welche sich in dem Modell auf die differenzielle Anlage-Eingabe und die differenzielle-Anlage-Ausgabe beziehen, Parameter des Modells.
Bei dem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren, (das heißt dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren), welches ausgeführt wird, damit die Manipulierte-Variable-Erzeugungsvorrichtung die manipulierte Variable erzeugt, ist es möglich, einen einfachen Algorithmus zu konstruieren, welcher nicht die Parameter der Anlage verwendet.
Zum Erzeugen der manipulierten Variable unter Verwendung der Parameter des Modells der Anlage sollte die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung bevorzugterweise aufweisen: eine zweite Detektions-Vorrichtung zum Detektieren der Anlage-Eingabe, und eine Identifikations-Vorrichtung zum sequenziellen Identifizieren der Parameter des Modells, unter Verwendung der die Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtung und dem Ziel-Wert repräsentierenden Daten, und der die Differenz zwischen der Ausgabe von der zweiten Detektions-Vorrichtung und dem Referenzwert repräsentierenden Daten.
Obwohl die Parameter des Modells der Anlage konstante Werte sein können (feste Werte), ist es bevorzugt, die Parameter des Modells sequenziell auf einer Echt-Zeit-Basis zu bestimmen, um das Modell zu veranlassen, das tatsächliche Verhalten der Anlage wiederzugeben. Wenn von der zweiten Detektions-Vorrichtung die Eingabe der Anlage detektiert wird, können die Parameter des Modells der Anlage unter Verwendung der Daten der Differenz zwischen der Ausgabe von der zweiten Detektions-Vorrichtung und dem Referenz-Wert (welche Differenz zu dem detektierten Wert des differenziellen Anlage-Eingabe korrespondiert) und den Daten der differenziellen Anlage-Ausgabe identifiziert werden.
In einer Situation, in welcher die Ausgabe von der zweiten Detektionsvorrichtung einen stetigen Offset erleidet, oder die basierend auf der manipulierten Variable manipulierte Anlage-Eingabe (= die Ausgabe des Aktuators) eine stetige Störung enthält, und wenn, wie herkömmlicher Weise der Fall, die Referenz-Variable konstant ist, neigen gemäß dem Ergebnis der Erfinder der vorliegenden Anmeldung die identifizierten Werte der Parameter des Modells der Anlage dazu, gegenüber einem wahren Wert einen dauernden Fehler zu erleiden, und daher neigt die Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung ebenfalls dazu, einen stetigen Fehler mit Bezug auf ihren Ziel-Wert zu erleiden. Wenn der Referenz-Wert in Abhängigkeit von der manipulierten Variable gemäß der vorliegenden Erfindung variabel gesetzt ist, ist es allerdings möglich, die Genauigkeit der identifizierten Werte der Parameter des Modells der Anlage zu erhöhen, und es ist daher möglich, die Genauigkeit des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren der Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung zu dem Ziel-Wert in verschiedenen Betriebs-Zuständen der Anlage zu erhöhen. Wenn die Anlage das Abgas-System einer Brennkraftmaschine ist, dann wird die Reinigungs-Fähigkeit eines katalytischen Konverters in dem Abgas-System zuverlässig erreicht.
Bei den Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Modell der Anlage durch ein kontinuierliches System ausgedrückt werden, insbesondere ein zeitlich kontinuierliches System. Allerdings sollte das Modell der Anlage bevorzugterweise ein solches Modell sein, welches das Verhalten der Anlage durch ein diskretes System ausdrückt, insbesondere ein zeitlich diskretes System. Das Modell ist ein Modell (autoregressives Modell), bei welchem die differenzielle Anlage-Ausgabe in jedem Steuer/Regel-Zyklus durch die differenzielle-Anlage-Ausgabe eines vergangenen Steuer/Regel-Zyklus vor dem Steuer/Regel-Zyklus des differenziellen Anlage-Eingabe ausgedrückt wird.
Wenn das Modell der Anlage als ein diskretes System konstruiert ist, ist es einfach, einen Algorithmus zu konstruieren, um die Manipulierte-Variable-Erzeugungs-Vorrichtung die manipulierte Variable mit einem Computer in gegebenen Steuer-/Regel-Zyklen erzeugen zu lassen. Insbesondere wenn die oben genannten Identifikations-Vorrichtungen bereitgestellt sind, macht es die Identifikationsvorrichtung einfach, einen Algorithmus zum sequenziellen Identifizieren der Parameter des Modells zu konstruieren.
Bei der Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die manipulierte Variable einen Ziel-Wert für die Differenz (die differenzielle-Anlage-Eingabe) zwischen der Eingabe der Anlage und dem Referenz-Wert, wobei die Aktuator-Steuer-/Regel-Vorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs des Aktuators umfasst, um die Anlage-Eingabe zu einer basierend auf dem Zielwert für die Differenz und dem Referenz-Wert bestimmten Ziel-Eingabe zu manipulieren.
Dies bedeutet, dass die manipulierte Variable umfasst: einen Ziel-Wert für die differenzielle-Anlage-Eingabe, und dass der Betrieb des Aktuators gesteuert/geregelt ist, um die Anlage-Eingabe (= die Ausgabe des Aktuators) zu der basierend auf dem Ziel-Wert für die differenzielle Anlage-Eingabe und dem Referenz-Wert bestimmten Ziel-Eingabe zu manipulieren. Es ist daher einfach, basierend auf dem Modell der Anlage ein Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren zu konstruieren, und der Betrieb des Aktuators kann basierend auf der manipulierten Variable (dem Ziel-Wert der differenziellen Anlage-Eingabe) geeignet gesteuert/geregelt werden.
Wenn die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung eine zweite Detektions-Vorrichtung zum Detektieren der Eingabe der Anlage für den Verarbeitungs-Vorgang der Identifikations-Vorrichtung aufweist, sollte beim Manipulieren der Anlage-Eingabe zu der Ziel-Eingabe mittels der Aktuator-Steuer-/Regel-Vorrichtung der Betrieb des Aktuators bevorzugterweise gemäß dem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren gesteuert/geregelt werden, um die Ausgabe der Detektions-Vorrichtung (ein detektierter Wert der Anlage-Eingabe) zu dem Ziel-Eingabe konvergieren zu lassen. Selbst wenn die Identifikations-Vorrichtung nicht bereitgestellt ist, ist es bevorzugt, die zweite Detektionsvorrichtung bereitzustellen, und den Betrieb des Aktuators gemäß dem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren zu steuern/regeln. In dieser Weise kann die Anlage-Eingabe geeignet zu der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis gesteuert/geregelt werden.
Wenn allerdings ein Ausmaß des Betätigens des Aktuators, insbesondere die einer Brennkraftmaschine als dem Aktuator zugeführte Brennstoffmenge oder seine Korrektur-Variable aus der Zieleingabe unter Verwendung einer Abbildung ("map") oder dergleichen bestimmt wird, kann die Ausgabe des Aktuators, welche die Eingabe der Anlage ist, gemäß einem Vorwärts-Steuer-/Regel-Verfahren manipuliert werden.
Wenn der Betrieb des Aktuators gemäß dem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren gesteuert/geregelt wird, wird das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren bevorzugterweise durch eine Steuer-/Regel-Vorrichtung vom Rekursions-Typ, wie etwa eine Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung ("adaptive controller"), ausgeführt. Insbesondere bestimmt die Steuer-/Regel-Vorrichtung vom Rekusions-Typ eine neue rückkopplungsmanipulierte Variable gemäß einer Rekusionsformel, welche eine gegebene Zahl von Zeit-Serien-Daten vor der Gegenwart einer Rückkopplungs-manipulierten Variable zum Betreiben des Aktuators aufweist (beispielsweise eine Korrektur-Variable für das Ausmaß der Betätigung des Aktuators, eine Korrektur-Variable für die Menge des einer Brennkraftmaschine als den Aktuator zugeführten Brennstoffs, und so weiter). Wenn die Steuer-/Regel-Vorrichtung vom Rekusionstyp verwendet wird, lässt das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren die Ausgabe der zweiten Detektions-Vorrichtung (ein detektierter Wert der Anlage-Eingabe) zu der Ziel-Eingabe konvergieren, während der Effekt einer Antwort-Verzögerung des Aktuators kompensiert wird.
Bei der Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung zum Erzeugen der manipulierten Variable gemäß dem auf dem Modell der Anlage basierenden Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren sollte das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren bevorzugterweise das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren sein, und das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren sollte bevorzugterweise das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren sein.
Das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren ist ein Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren mit variabler Struktur, und es ist gegenüber Störungen stabiler als das bekannte PID-Steuer-/Regel-Verfahren. Zum weitestgehend möglichen Eliminieren des Effekts von Störungen ist das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren eine Kombination aus einem gewöhnlichen Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren und einem Steuer-/Regel-Gesetz, auf welches als ein adaptives Steuer-/Regel-Gesetz Bezug genommen wird. Durch Erzeugen der manipulierten Variable gemäß dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel- Verfahren, bevorzugterweise dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren, wird die Stabilität des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergierenlassen der Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung zu dem Zielwert erhöht.
Wenn das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren umfasst, dann erzeugt das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren den Zielwert für die der Anlage einzugebende Eingabe, das heißt die differenzielle Anlage-Eingabe, als die manipulierte Variable.
Wenn das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren umfasst, enthält die von der Manipulierte-Variable-Erzeugungs-Vorrichtung gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugte manipulierte Variable eine auf einem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz (adaptiver Algorithmus) des adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahrens basierende Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente. Die Referenz-Wert-Variable-Setz-Vorrichtung umfasst eine Vorrichtung zum variablen Setzen des Referenz-Wertes basierend auf dem Wert der Adaptiv-Steuer/Regel-Gesetz-Komponente der manipulierten Variable.
Die gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugte manipulierte Variable ist als die Summe einer auf einem Steuer-/Regel-Gesetz zum Halten (Beschränken) des Wertes einer, in dem adaptiver-Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren verwendeten, als eine Schalt-Funktion bezeichneten Funktion auf "0" basierenden Komponente(sogenannte äquivalente Steuer-/Regel-Eingabe), einer auf einem Erreichen-Steuer-Gesetz zum Konvergieren des Werts der Schalt-Funktion basierenden Komponente auf "0" basierenden Komponente, und einer auf einem adaptiven Steuer-/Regel-Gesetz zum weitestgehend möglichen Eliminieren von Störungen beim Konvergieren des Werts der Schaltfunktion zu "0" basierenden Komponente gegeben.
Die Schaltfunktion wird durch eine lineare Funktion oder dergleichen repräsentiert, welche als eine Komponente Zeit-Serien-Daten der Differenz zwischen einer gesteuerten/geregelten Variablen (welche in dieser Erfindung die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung ist) und einer Ziel-Variable aufweist. Beispielsweise ist die auf dem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz basierende Komponente von einem Wert proportional zu einem integrierten Wert (Zeit-Integral) des Werts der Schaltfunktion.
Gemäß dem Ergebnis der Erfinder der vorliegenden Anmeldung kann durch variables Setzen des Referenzwerts in Abhängigkeit von der auf dem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz basierenden Komponente (Adaptiv-Steuer/Regel-Gesetz-Komponente) der Effekt von Störungen, welche ständig in der Ausgabe des die Anlage-Eingabe bildenden Aktuators enthalten sind, allgemeiner der Effekt eines Fehlers von verschiedenen Daten, welche benötigt werden, um die manipulierte Variable mit Bezug auf einen wahren Wert zu erzeugen, geeignet kompensiert werden. Als ein Ergebnis, kann die Genauigkeit und schnelle Reaktion des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren der Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung zu dem Ziel-Wert geeignet erhöht werden.
Insbesondere umfasst die Referenz-Wert-Variable-Setz-Vorrichtung eine Vorrichtung zum variablen Setzen des Referenz-Werts durch Erhöhen oder Erniedrigen des Referenz-Werts in Abhängigkeit vom Betrag des Werts der Komponente des Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetzes der manipulierten Variable gegenüber einem vorbestimmten Wert oder eines nahe bei dem vorbestimmten Wert liegenden und diesen enthaltenden Bereich.
Der Referenz-Wert wird in der Weise variabel gesetzt, dass der Wert der Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente zu dem vorbestimmten Wert oder einem Wert nahe dabei konvergieren gelassen wird. In dieser Weise kann der Referenz-Wert in Abhängigkeit von dem Wert der Komponente des Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente geeignet variabel gesetzt werden. Der Referenzwert dient als eine Referenz für die differenzielle Anlage-Eingabe als die Eingabe zu dem Modell der Anlage, auf welchem das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren basiert. Wenn der Referenz-Wert zu häufig variiert wird, wird er die gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugte manipulierte Variable nachteilig beeinflussen, und dazu neigen, die Stabilität der Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung zu behindern. Durch variables Setzen des Referenzwerts in Abhängigkeit von dem Wert der Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente ist es daher bevorzugt, den Referenz-Wert in Abhängigkeit von dem Betrag des Werts der Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente gegenüber dem vorbestimmten Wert oder den Bereich nahe bei dem vorbestimmten Wert, und diesen enthaltend, zu erhöhen oder erniedrigen (der Referenzwert wird nicht variiert, wenn der Wert der Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente in dem oben genannten Bereich enthalten ist).
Wenn das Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren zum Erzeugen der manipulierten Variable das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren umfasst (inklusive dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren), dann umfasst die Referenz-Wert-Variable-Setz-Vorrichtung bevorzugterweise eine Vorrichtung zum sequenziellen Bestimmen, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung stabil ist oder nicht, und zum Halten des Referenz-Werts als einem vorbestimmten Wert unabhängig von der manipulierten Variable, wenn die Ausgabe von dem ersten Detektions-Vorrichtung instabil ist.
Insbesondere beinflußt der Referenzwert die gemäß dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugte manipulierte Variable, und daher die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung. Daher wird bei einer Situation, in welcher die Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung als instabil bewertet wird, die Referenzvariable nicht variabel gesetzt, sondern auf einem vorbestimmten Wert gehalten (beispielsweise dem derzeitigen Wert des vorbestimmten festen Wertes). Auf diese Weise kann eine ungeeignete manipulierte variable, welche die Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtung instabiler werden ließe, vermieden werden.
Das Verfahren des Haltens der Referenz-Wertes auf dem vorbestimmten Wert in der Situation, wo die Ausgabe von den ersten-Detektions-Vorrichtung als instabil bewertet wird, wird bevorzugterweise ausgeführt, wenn der Referenz-Wert in Abhängigkeit von dem Wert der Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente variabel gesetzt ist.
Die Referenz-Wert-Variable-Setz-Vorrichtung umfasst eine Vorrichtung zum Bestimmen, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung stabil ist oder nicht basierend auf dem Wert einer in dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren verwendeten Schalt-Funktion.
Bei dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren ist es wichtig, den Wert der Schalt-Funktion stabil auf "0" zu konvergieren, indem die gesteuerte/geregelten Variable (welche die Eingabe von der ersten Detektions-Vorrichtung in dieser Erfindung ist) stabil zu der Zielvariable konvergieren gelassen wird. Daher kann die Stabilität der Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung basierend auf dem Wert der Schalt-Funktion bestimmt werden.
Wenn beispielsweise das Produkt des Werts der Schalt-Funktion und ihrer Änderungs-Rate (welches Produkt zu der zeitlich abgeleiteten Wert einer Lyapunov-Funktion korrespondiert) bestimmt wird, wenn das Produkt einen positiven Wert aufweist, dann entfernt sich der Wert der Schalt-Funktion von "0", und wenn das Produkt einen negativen Wert aufweist, dann nähert sich der Wert der Schalt-Funktion "0". Daher ist es im Grunde genommen möglich festzustellen, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung instabil oder stabil ist, in Abhängigkeit davon, ob das oben genannte Produkt einen positiven Wert oder einen negativen Wert aufweist. Andererseits kann die Stabilität der Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung durch vergleichen des Betrages des Wertes der Schalt-Funktion oder des Betrages von seiner Änderungs-Rate mit einem geeigneten gegebenen Wert bestimmt werden.
Bei der Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung umfasst die Referenz-Wert-Variable-Setz-Vorrichtung eine Vorrichtung zum Bestimmen, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung im Wesentlichen zu dem Ziel-Wert konvergiert ist oder nicht, und des Haltens des Referenz-Werts als einem vorbestimmten Wert unabhängig von der manipulierten Variable, wenn die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung nicht zu dem Ziel-Wert konvergiert ist.
Insbesondere wird in einer Situation, wenn die Ausgabe von der ersten Detektionsvorrichtung nicht zu dem Ziel-Wert konvergiert ist, der erzeugte Zustand der manipulierten Variable dazu tendieren, instabil zu sein. Daher wird der Referenzwert nicht variabel gesetzt, sondern auf einem vorbestimmten Wert (das heißt dem derzeitigen Wert oder einem vorbestimmten festen Wert) gehalten.
Der erzeugte Zustand der manipulierten Variable wird daher soweit wie möglich stabil gemacht, was es der Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtung erlaubt, stabil zu der Ziel-Variable konvergiert zu werden. Wenn die Anlage das Abgas-System einer Brennkraftmaschine ist, dann wird die Reinigungs-Fähigkeit eines katalytischen Konverters in dem Abgassystem stabil erreicht.
Das Verfahren zum Halten des Referenz-Werts auf dem vorbestimmten wert in der Situation, wenn die Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung nicht auf den Zielwert konvergiert ist, wird bevorzugterweise ausgeführt, wenn der Referenzwert in Abhängigkeit von dem Wert der Komponente des Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente unter Bezug auf das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren variabel gesetzt wird. Ob die Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung im Wesentlichen zu dem Ziel-Wert konvergiert ist oder nicht, kann durch Vergleichen des Betrags der Differenz (differenzielle Anlage-Ausgabe) der Ausgabe von der ersten Detektionsvorrichtung und dem Ziel-Wert mit einem geeigneten Wert bestimmt werden. Insbesondere wird, wenn der Betrag der Differenz gleich oder kleiner ist als der gegebene Wert, die Ausgabe von der ersten Detektionsvorrichtung dann als im Wesentlichen zu dem Ziel-Wert konvergiert bewertet, und wenn der Betrag der Differenz größer ist als der gegebene Wert, wird dann die Ausgabe von der ersten Detektionsvorrichtung als nicht zu dem Ziel-Wert konvergiert bewertet.
Wenn die Anlage das Abgassystem einer Brennkraftmaschine ist, dann ist es bei Erreichen eines Optimums der Reinigungs-Fähigkeit eines katalytischen Konverters in dem Abgassystem bevorzugt, einen O₂-Sensor (Sauerstoff-Konzentrations-Sensor) als die erste Detektions-Vorrichtung zu verwenden, und ein Ziel-Wert für die Ausgabe des O₂-Sensors auf ein vorbestimmten konstanten Wert zu setzen.
Die oben genannten Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden, welche bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in exemplarischer Weise illustrieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm einer Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm, welches Ausgabe-Charakteristiken eines O₂-Sensors zeigt, welcher in der in 1 gezeigten Anlage-Steuer/Regelungs-Vorrichtung verwendet wird;
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Basis-Anordnung eines Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers in der in 1 gezeigten Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung zeigt;
4 ist ein Diagramm, welches eine von der in 1 gezeigten Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung verwendete Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung illustriert;
5 ist ein Blockdiagramm einer Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung in der in 1 gezeigten Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung;
6 ist ein Flussdiagramm eines Maschine-Betriebs-Steuer-/Regel-Verfahrens, welches von der in 1 gezeigten Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung ausgeführt wird;
7 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 6 gezeigten Flussdiagramms;
8 ist ein Flussdiagramm eines von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger in der in 1 gezeigten Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung ausgeführten Gesamt-Verfahrenes;
9 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine aus dem in 8 gezeigten Flussdiagramm;
10 ist ein Flussdiagramm Unterroutine aus dem in 8 gezeigten Flussdiagramm;
11 ist ein Diagramm, welches ein partielles Abarbeiten des in 10 gezeigten Flussdiagramms illustriert;
12 ist ein Diagramm, welches ein partielles Abararbeiten des in 10 gezeigten Flussdiagramms illustriert;
13 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 10 gezeigten Flussdiagramms;
14 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 8 gezeigten Flussdiagramms;
15 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 8 gezeigten Flussdiagramms;
16 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 8 gezeigten Flussdiagramms;
17 ist ein Diagramm, welches das in 16 gezeigte Flussdiagramm illustriert;
18 ist ein Diagramm, welches einen erlaubbaren Bereich eines Begrenzungs-Verfahrenes zeigt, welches in einer in dem in 8 gezeigten Flussdiagramm erläuterten Unterroutine ausgeführt wird;
19 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 8 gezeigten Flussdiagramms;
20 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 19 gezeigten Flussdiagramms;
21 ist ein Diagramm, welches das in 19 gezeigte Flussdiagramm illustriert;
22 ist ein Diagramm, welches das in 19 gezeigte Flussdiagramm illustriert;
23 ist ein Diagramm, welches das in 19 gezeigte Flussdiagramm illustriert;
24 ist ein Diagramm, welches das in 19 gezeigte Flussdiagramm illustriert;
25 ist ein Diagramm, welches das in 19 gezeigte Flussdiagramm illustriert;
26 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 8 gezeigten Flussdiagramms;
27 ist ein Diagramm, welches das in 26 gezeigte Flussdiagramm illustriert, und
28 ist ein Blockdiagramm einer Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug auf 1 bis 27 beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer Anlage, welche aufweist: ein Abgas-System einer Brennkraftmaschine, welches von einer Position in Flussrichtung oberhalb eines katalytischen Konverters zum Reinigen von Abgas, welches von der Brennkraftmaschine imitiert wird, zu einer in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter angeordneten Position reicht.
1 zeigt in Blockdarstellung die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt, ist eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine 1 an einer Antriebs-Quelle an einem Automobil oder einem Hybrid-Fahrzeug, das heißt einer Antriebsquelle zum Antreiben von Rädern hiervon, befestigt. Die Brennkraftmaschine 1 erzeugt Auspuff-Gase, welche durch Verbrennen eines Luft-Brennstoff-Gemisches in den Zylindern erzeugt werden. Die Abgase werden in einer in der Nähe der Brennkraftmaschine 1 angeordneten gemeinsamen Entlade-Röhre 2 (Abgas-Durchgang) gesammelt, von wo die Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden. Zwei katalytische Konverter 3, 4, welche jeweils einen katalytischen Drei-Wege-Konverter kombiniert mit einem NOx-Absorber (Stickstoff-Oxid-Absorber) umfassen, sind in der gemeinsamen Abgas-Röhre 2 an aufeinanderfolgenden, in Flussrichtung nachgelagerten Orten angeordnet.
Der NOx-Absorber in jedem der katalytischen Konverter 3, 4 kann vom Okklusions-Typ sein, welcher NOx okkludiert, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis der in der Brennkraftmaschine 1 verbrannten Luft-Brennstoff-Mischung von einem Mager-Zustand ist (der Brennstoff ist geringer als das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis), und wenn die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas verhältnismäßig hoch ist (NOx in dem Abgas ist verhältnismäßig hoch), oder von dem Absorptions-Typ, welcher NOx in dem Abgas absorbiert, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Luft-Brennstoff-Mischung von einem Mager-Zustand ist. Der Nox-Absorber vom Okklusions-Typ kann aus Barium-Oxid hergestellt sein (BaO) und der NOx-Absorber vom Absorptions-Typ kann aus Natrium (Na), Titan (Ti) oder Strontium (Sr) hergestellt sein.
Wenn sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis der in der Brennkraftmaschine 1 verbrannten Luft-Brennstoff-Mischung in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses befindet, oder von einem reichen Zustand (wenn der Brennstoff größer ist als das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis), was die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verhältnismäßig niedrig werden läßt, entlädt der Nox-Absorber vom Okklusions-Typ das okkludierte NOx, welches von HC (Kohlenwasserstoff, "hydrocarbon") und CO (Kohlenmonoxid) in dem Abgas reduziert wird. Wenn sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis der von der Brennkraftmaschine 1 verbrannten Luft-Brennstoff-Mischung in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses oder sich in einem reichen Zustand befindet (wenn der Brennstoff größer als das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis ist), was die Sauerstoff-Konzentration in dem Abgas verhältnismäßig niedrig werden lässt, veranlasst der NOx-Absorber vom Absorptions-Typ das absorbierte NOx, durch HC (Kohlenwasserstoff, "hydrocarbon") und CO (Kohlenmonoxid) in dem Abgas reduziert zu werden, wodurch Stickstoff-Gas erzeugt wird, welches von dem NOx-Absorber entladen wird.
Von den katalytischen Konvertern 3, 4 ist derjenige katalytische Konverter, auf den die vorliegende Erfindung Bezug nimmt, der in Flussrichtung vorher angeordnete katalytische Konverter 3, und auf den in Flussrichtung nachher angeordnete katalytische Konverter 4 kann verzichtet werden. Die Brennkraftmaschine 1 korrespondiert zu einem Aktuator.
Das Anlage-Steuer/Regelungs-System dient zum Steuern/Regeln eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 (genauer des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Luft-Brennstoff-Mischung, welche von der Brennkraftmaschine 1 verbrannt wird), um es dem katalytischen Konverter 3 zu ermöglichen, eine optimalen Auslass-Gas-Reinigungs-Leistung zu erreichen. Die Anlagen-Steuer-/Regel-Vorrichtung umfasst einen Weit-Bereich-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor 5, welcher in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter 3 an dem Auspuff-Rohr 2 befestigt ist, oder spezieller an einer Position, an welcher Auspuff-Gase von den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 zusammengeführt werden, einen O₂-Sensor (Sauerstoff-Konzentrations-Sensor) 6, welcher in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter 3 und in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter 4 befestigt ist, und eine Steuer/Regel-Einheit 7 zum Ausführen eines (später beschrieben) Steuer-/Regel-Verfahrenes, welches auf detektieren Ausgabe-Signalen der Sensoren 5, 6 basiert. Die Steuer/Regel-Einheit 7 wird mit detektieren Ausgabe-Signalen von den Sensoren 5, 6 versorgt, und auch mit detektierten Ausgabe-Signalen von verschiedenen anderen Sensoren zum Detektieren von Betriebs-Bedingungen der Brennkraftmaschine 1, inklusive einem Maschine-Geschwindigkeits-Sensor, einem Einlass-Druck-Sensor, einem Kühl-Temperatur-Sensor und so weiter. Der Weit-Bereich-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor 5 und der O₂-Sensor 6 korrespondieren zu einer zweiten Detektions-Vorrichtung beziehungsweise einer ersten Detektionsvorrichtung.
Der Weitbereich-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor 5 hat die Form eines O₂-Sensors und gibt ein Signal aus, welches einen von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis einer Luft-Brennstoff-Mischung, aus welcher durch Verbrennen von Brennstoff in der Brennkraftmaschine 1 ein Auspuffgas erzeugt und in den katalytischen Konverter 3 eingeführt wird, abhängigen Pegel aufweist. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird von der Sauerstoffkonzentration des in den katalytischen Konverter eingeführten Abgases repräsentiert. Das Ausgabe-Signal von dem Weit-Bereich-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor 5 (im Folgenden als ein LAF-Sensor 5 bezeichnet) wird von einer Detektions-Schaltung wie einem Linearisierer (nicht gezeigt) in ein Signal verarbeitet, welches ein Ausgabesignal KACT aufweist, welches einen Pegel aufweist, welcher für einen weiten Bereich von Luft-Brennstoff-Verhältnissen zu dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der in der Brennkraftmaschine 1 verbrannten Luft-Brennstoff-Mischung proportional ist, das heißt ein Ausgabe-Signal KACT, welches für einen detektierten Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses repräsentativ ist. Der LAF-Sensor 5 wird im Detail in der Japanischen offengelegten Patent-Publikation Nr. 4-369471, welche zu der US-Patent-Nummer 5,391,282 korrespondiert, im Detail beschrieben, und wird unten nicht beschrieben.
Der in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter 3 angeordnete O₂-Sensor 6 erzeugt ein Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE welches einen von der Sauerstoff-Konzentration in dem Abgas, welches durch den katalytischen Konverter 3 durchlaufen ist, abhängigen Pegel aufweist, das heißt, ein Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE, welches einen detektierten Wert der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas repräsentiert, wie bei herkömmlichen O₂-Sensoren. Das Ausgabesignal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 wird mit hoher Sensitivität in einem wesentlichen Verhältnis zu der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas variieren, welches den katalytischen Konverter 3 durchlaufen hat, wobei das von dem Sauerstoff-Konzentration in dem Abgas registrierte Luft-Brennstoff-Verhältnis in einem Bereich Δ in der Nähe einer stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses ist, wie in 2 gezeigt.
Die Steuer-/Regel-Einheit 7 umfasst einen Mikrocomputer, und ist grob eingeteilt in eine Steuer/Regel-Einheit 7a zum Ausführen, in vorbestimmten Steuer-/Regel-Zyklen, eines Verfahrens zum sukzessiven Erzeugen eines Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD (welches ebenfalls ein Ziel-Wert für das Ausgabe-KACT des LAF-Sensors 5 ist) für die Brennkraftmaschine 1, und eine Steuer/Regel-Einheit 7b zum Ausführen, in vorbestimmten Steuer-/Regel-Zyklen, eines Verfahrens zum Steuern/Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 auf Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD. Die Steuer/Regel-Einheit 7a wird als eine abgasseitige Steuer/Regel-Einheit 7a bezeichnet, und die Steuer/Regel-Einheit 7b wird als eine maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b bezeichnet.
Die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b korrespondiert zu einer Aktuator-Steuer-/Regel-Vorrichtung.
Das von der abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a erzeugte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD ist im Wesentlichen ein Luft-Brennstoff-Verhältnis einer Brennkraftmaschine 1, welches zum Setzen der Ausgabe des O₂-Sensors 6 (dem detektierten Wert der Sauerstoffkonzentration) auf einen vorbestimmten Ziel-Wert (Konstant-Wert) benötigt wird. Die von der abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a zum Erzeugen der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD durchgeführten Steuer-/Regel-Zyklen des Verfahrens sind von einer konstanten Periode (beispielsweise 30 bis 100 ms) im Hinblick auf eine relativ lange Totzeit eines Abgas-Systems E (im Folgenden beschrieben), inklusive dem katalytischen Konverter 3 und dem Berechnen von Ladungen.
Das von der motorseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b ausgeführte Verfahren zum Steuern/Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1, insbesondere das Verfahren zum Einstellen der Menge von zu der Brennkraftmaschine 1 zugeführtem Brennstoff, muss mit der Rotations-Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 synchron sein. Die Steuer-/Regel-Zyklen des von der maschinenseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7b ausgeführten Verfahrens weisen eine Periode auf, welche synchron ist mit einer Kurbelwellen-Winkel-Periode (sogenannte TDC) der Brennkraftmaschine 1. Ausgabe-Daten von verschiedenen Sensoren, inklusive dem LAF-Sensor 5 und dem O₂-Sensor 6, werden ebenfalls synchron mit der Kurbelwellen-Winkel-Periode (TDC) der Brennkraftmaschine 1 eingelesen.
Die konstante Periode der Steuer-/Regel-Zyklen der abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a ist länger als die Kurbelwellen-Winkel-Periode (TDC).
Die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b weist als ihre hauptsächlichen funktionalen Komponenten eine Basis-Brennstoff-Injektions-Menge-Berechnungs-Vorrichtung 8 zum Bestimmen einer in die Brennkraftmaschine 1 zu injizierenden Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim, eine Erster-Korrektur-Koeffizient-Berechnungs-Vorrichtung 9 zum Bestimmen eines ersten Korrektur-Koeffizienten KTOTAL zum Korrigieren der Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim, und eine Zweiter-Korrektur-Koeffizient-Berechnungs-Vorrichtung 10 zum Bestimmen eines zweiten Korrektur-Koeffizienten KCMDM zum Korrigieren der Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim auf.
Der Basis-Brennstoff-Injektions-Menge-Berechnungs-Vorrichtung 8 bestimmt aus der Rotations-Geschwindigkeit NE und dem Einlass-Druck PB der Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung einer vorbestimmten Charakteristik eine Referenz-Brennstoff-Injektions-Menge für die Brennkraftmaschine 1, und korrigiert die bestimmte Brennstoff-Injektions-Menge in Abhängigkeit von dem effektiven Öffnungsbereich ("effective opening area") eines Drosselklappe-Ventils (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 1, wobei eine Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim berechnet wird.
Der erste Korrektur-Koeffizient KTOTAL, welcher von dem ersten Korrektur-Koeffizient-Berechner 9 bestimmt wird, dient dazu, die Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim im Hinblick auf eine Abgas-Rezirkulations-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 zu korrigieren, das heißt, dem Verhältnis eines Abgases, welches in einer in die Brennkraftmaschine eingeführten Luft-Brennstoff-Mischung enthalten ist, und einer Menge von verbrauchtem Brennstoff, welcher der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, wenn ein Behälter (nicht gezeigt) entleert wird, eine Kühl-Temperatur, eine Einlass-Temperatur, und so weiter der Brennkraftmaschine 1.
Der von der Zweite-Korrektur-Koeffizient-Berechnungs-Vorrichtung 10 bestimmte zweite Korrektur-Koeffizient KCMDM dient dazu, die Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim im Hinblick auf die Auflade-Effizienz einer Luft-Brennstoff-Mischung aufgrund des Kühl-Effekts des Fließens des Brennstoffs in die Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von einem von der (später beschrieben) abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a bestimmten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu korrigieren.
Die Steuer/Regel-Einheit 7 korrigiert die Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim mit dem ersten Korrektur-Koeffizient KTOTAL und dem zweiten Korrektur-Koeffizient KCMDM durch Multiplizieren der Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim mit dem ersten Korrektur-Koeffizient KTOTAL und dem zweiten Korrektur-Koeffizient KCMDM, wodurch eine bedarfsabhängige Brennstoff-Injektions-Menge Tcyl für die Brennkraftmaschine 1 erzeugt wird.
Spezielle Details des Verfahrens zum Berechnen des Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim, des ersten Korrektur-Koeffizienten KTOTAL und des zweiten Korrektur-Koeffizienten KCMDM sind im Detail in der japanischen Offenlegungs-Patent-Publikation Nummer 5-79374 und US-Patent Nummer 5,253,630 offenbart, und werden unten nicht beschrieben.
Die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b weist außerdem über die oben genannten funktionellen Komponenten hinaus eine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 14 auf zum Einstellen einer Brennstoff-Injektions-Menge der Brennkraftmaschine 1 gemäß einem Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren, um das Ausgangssignal KACT des LAF-Sensors 5 (das detektierte Luft-Brennstoff-Verhältnis) zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD konvergieren zu lassen, welches sequenziell von der Abgas-Steuer/Regel-Einheit 7a bestimmt wird.
Die Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 14 umfasst eine allgemeine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 zum Rückkopplungs-Steuern/Regeln einer Gesamt-Luft-Brennstoff-Verhältnisses für alle Zylinder der Brennkraftmaschine 1 und eine lokale Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 16 zum Rückkopplungs-Steuern/Regeln einer Luft-Brennstoff-Verhältnisses für jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine 1.
Die allgemeine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 bestimmt sequenziell einen Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB, zum Korrigieren der Nachfrage nach Brennstoff-Injektions-Menge Tcyl (durch Multiplizieren der bedarfsabhängigen Brennstoff-Injektions-Menge Tcyl) um das Ausgangssignal KACT des LAF-Sensors 5 zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren.
Die allgemeine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 umfasst gemäß einem bekannten PID-Steuer-/Regel-Verfahren eine PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung 17 zum Bestimmen einer Rückkopplungs-manipulierten Variable KLAF als den Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ausgangs-Signal KACT von dem LAF-Sensor 5 und dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD, und eine Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 (in 1 mit "STR" bezeichnet) zum adaptiven Bestimmen einer Rückkopplungs-manipulierten Variable KSTR zum Bestimmen des Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten KFB im Hinblick auf Veränderungen in Betriebs-Bedingungen der Brennkraftmaschine 1 oder charakteristischen Änderungen des Ausgangs-Signals KACT des LAF-Sensors 5 und des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD davon.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die von der PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung 17 erzeugte manipulierte Variable KLAF eine "1" und kann direkt als der Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB verwendet werden, wenn das Ausgabe-Signal KACT (das detektierte Luft-Brennstoff-Verhältnis) des LAF-Sensors 5 dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD gleich ist. Eine rückkopplungsmanipulierte Variable kstr (= KSTR/KCMD), welche durch Dividieren der Rückkopplungs-manipulierten Variable KSTR durch das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD mit der Divisions-Vorrichtung 19 erhalten wird, kann als der Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB verwendet werden.
Die von der PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung erzeugte Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF und die Rückkopplungs-manipulierte Variable kstr, welche durch Dividieren der Rückkopplungs-manipulierten Variable KSTR von der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 durch das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD erhalten wird, werden von einem Schalter 20 einzeln selektiert. Eine selektierte der Rückkopplungs-manipulierten-Variable KLAF und der Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR werden als Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB verwendet. Die bedarfsabhängige Brennstoff-Injektions-Menge Tcyl wird korrigiert, indem sie mit der Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB multipliziert wird. Details der allgemeinen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 (insbesondere der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18) werden später beschrieben.
Die lokale Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 16 umfasst eine Beobachtungs-Vorrichtung 21 zum Schätzen von realen Luft/Brennstoff-Verhältnissen #nA/F (n = 1, 2, 3, 4) der jeweiligen Zylinder von dem Ausgabe-Signal KACT des LAF-Sensors 5, und eine Mehrzahl von PID-Steuer-/Regel-Vorrichtungen 22 (der Zylinder-Anzahl gleich viele), um gemäß einem PID-Steuer-/Regel-Verfahren zum Eliminieren von Variationen der Luft-Brennstoff-Verhältnisse der Zylinder jeweilige Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten #nKLAF für Brennstoff-Injektions-Mengen für die Zylinder aus den von dem Beobachtungs-Vorrichtung 21 geschätzten jeweiligen realen Luft-Brennstoff-Verhältnissen #nA/F zu bestimmen.
Kurz gesagt schätzt die Beobachtungs-Vorrichtung 21 ein reales Luft-Brennstoff-Verhältnis #nA/F für jeden der Zylinder wie folgt: eine Vorrichtung von der Brennkraftmaschine 1 zu dem LAF-Sensor 5 (wo die Abgase von den Zylindern kombiniert werden) wird angesehen als ein System zum Erzeugen eines von dem LAF-Sensor 5 detektierten Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus einem realen Luft-Brennstoff-Verhältnis #nA/F für jeden der Zylinder, und wird im Hinblick auf eine Detektions-Antwort-Verzögerung (beispielsweise eine Zeit-Verzögerung erster Ordnung) des LAF-Sensors 5, und ein chronologischen Beitrag des Luft-Brennstoff-Verhältnisses von jedem der Zylinder zu dem vom LAF-Sensor 5 detektierten Luft-Brennstoff-Verhältnis modelliert. Basierend auf dem modellierten System wird von dem LAF-Sensor 5 für jeden der Zylinder ein reales Luft-Brennstoff-Verhältnis #nA/F aus dem Ausgangs-Signal KACT geschätzt.
Details der Beobachtungs-Vorrichtung 21 werden beispielsweise in der Japanischen Offenlegungs-Patent-Publikation Nummer 7-83094 und der US-Patent Nummer 5,531,208 offenbart, und werden unten nicht beschrieben.
Jeder der PID-Steuer-/Regel-Vorrichtungen 22 der lokalen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 16 dividiert das Ausgangssignal KACT von dem LAF-Sensor 5 durch einen Mittelwert der Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten #nKLAF, welcher für alle Zylinder von den jeweiligen PID-Steuer-/Regel-Vorrichtungen 22 in einem vorhergehenden Steuer/Regel-Zyklus bestimmt wird, um einen Quotient-Wert zu erzeugen, und verwendet den Quotient-Wert als ein Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis für den jeweiligen Zylinder. Jede der PID-Steuer-/Regel-Vorrichtungen 22 bestimmt dann einen Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient #nKLAF für jeden Zylinder in einem derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus, um jede Differenz zwischen dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis und dem von dem Beobachtungs-Vorrichtung 21 bestimmten zugehörigen realen Luft-Brennstoff-Verhältnis #nA/F zu eliminieren.
Die lokale Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 16 multipliziert einen Wert, welcher durch Multiplizieren der bedarfsabhängigen Brennstoff-Injektions-Menge Tcyl mit dem ausgewählten, von der allgemeinen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 erzeugten Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten KFB mit dem Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten #nKLAF für jeden der Zylinder, wodurch eine Ausgabe-Brennstoff-Injektions-Menge #nTout (n = 1, 2, 3, 4) für jeden der Zylinder bestimmt wird.
Die so für jeden der Zylinder bestimmte Ausgabe-Brennstoff-Injektions-Menge #nTout wird für akkumulierte Brennstoff-Partikel auf Einlass-Rohr-Wänden der Brennkraftmaschine 1 durch eine zugehörige Brennstoff-Akkumulations-Korrektur-Vorrichtung 23 in der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b korrigiert. Die korrigierte Ausgabe-Brennstoff-Injektions-Menge #nTout wird auf jeden der Brennstoff-Injektoren (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 1 appliziert, welche Brennstoff in jeden der Zylinder mit den korrigierten Ausgabe-Brennstoff-Injektions-Menge #nTout injizieren.
Das Korrigieren von Ausgabe-Brennstoff-Injektions-Menge im Hinblick auf akkumulierte Brennstoff-Partikel an Einlass-Rohr-Wänden wird beispielsweise detailliert in der Japanischen Offenlegungs-Patent-Publikation Nummer 8-21273 und US-Patent-Nummer 5,568,799 offenbart, und wird im Folgenden nicht beschrieben.
Eine in 1 gezeigte Sensor-Ausgabe-Selektions-Vorrichtung 24 dient zum Selektieren des Ausgabe-Signals KACT des LAF-Sensors 5, welches zum Schätzen eines realen Luft-Brennstoff-Verhältnisses #nA/F für jeden Zylinder mit der Beobachtungs-Vorrichtung 21 in Abhängigkeit von den Betriebs-Bedingungen der Brennkraftmaschine 1 geeignet ist. Details der Sensor-Ausgabe-Selektions-Vorrichtung 24 werden im Detail in der Japanischen Offenlegungs-Patent-Publikation Nummer 7-259588 und dem US-Patent Nummer 5,540,209 offenbart, und werden im Folgenden nicht im Detail beschrieben.
Die abgasseitige Steuer/Regel-Einheit 7a weist als ihre Haupt-Funktional-Komponente einen Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 auf, zum sequenziellen Erzeugen des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD in Steuer-/Regel-Zyklen der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b unter Verwendung der Daten des Ausgabe-Signals KACT des LAF-Sensors 5, welche über die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7a gegeben sind, und der Daten des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6.
Wie in 3 gezeigt, umfasst der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 eine Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 (Referenz-Wert-Variable-Setze-Vorrichtung) zum sequenziellen variablen Setzen eines Referenz-Wertes FLAF/BASE bezüglich des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 (im Folgenden als ein "Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE bezeichnet", welches auch ein Referenzwert bezüglich des Ausgabe-Signals KACT des LAF-Sensors 5 ist), einen Subtraktor 12 zum Bestimmen einer Differenz kact(= KACT-FLAF/BASE) zwischen dem Ausgabe-Signal KACT des LAF-Sensors 5 und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE, und einen Subtraktor 13 zum Bestimmen einer Differenz VO2 (=VO2/AUSGABE-VO2/ZIEL) zwischen dem Ausgabesignal VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 und einem zugehörigen Ziel-Wert VO2/ZIEL. Der Ziel-Wert VO2/ZIEL für das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 wird als ein Konstant-Wert (fixierter Wert) etabliert, da in der vorliegenden Ausführungsform die optimale Abgas-Reinigungs-Leistung ("exhaust gas purifying performance") des katalytischen Konverters 3 mit dem Ausgabe-Signal VO2/das auf einen bestimmten konstanten Wert (siehe 2) gesetzte OUT des O₂-Sensors 6 erreicht werden kann.
Die Differenzen kact, VO2, welche von den Subtraktoren 12 beziehungsweise 13 bestimmt werden, werden als eine differenzielle Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 beziehungsweise eine differenzielle Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 bezeichnet.
Der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 weist außerdem einen Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 zum sequenziellen Erzeugen einer manipulierten Variable usl zum Steuern/Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 auf, um das Ausgabesignal VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren, das heißt die differenzielle Ausgabe VO2 zu "0" zu konvergieren, unter Verwendung der Daten der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 und der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6, einen Begrenzer 30 zum Erzeugen einer manipulierten Variable kcmd durch Begrenzen der manipulierten Variable usl auf einen Wert innerhalb einer vorbestimmten erlaubbaren Bereichs, und einen Addierer 31 zum Addieren des von der Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 etablierten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wertes FLAF/BASE zu der von dem Begrenzer 30 erzeugten manipulierten Variable kcmd.
Die Manipulierte-Variable-Erzeugungs-Vorrichtung 29 korrespondiert zu einer Manipulierte-Variable-Erzeugungs-Vorrichtung.
Die manipulierte Variable usl, welche wie später beschrieben von dem Manipulierte-Variable-Erzeugungs-Vorrichtung 29 erzeugt wurde, repräsentiert die Differenz zwischen dem tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnis (von dem LAF-Sensor 5 detektiert) der Brennkraftmaschine 1, welches benötigt wird, um das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren, und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE. Daher kann zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL im Wesentlichen die Summe der manipulierten Variable usl(im Folgenden als "Bedarf-differenzielles-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl") und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE als das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD erzeugt werden.
Das von dem Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 erzeugte bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl kann gelegentlich verhältnismäßig große Veränderungen aufgrund von Störungen erleiden. Wenn das tatsächliche Luft-Brennstoff-Verhältnis (von dem LAF-Sensor 5 detektiert) der Brennkraftmaschine 1 zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis (= usl + FLAF/BASE) welches in Abhängigkeit von dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl bestimmt wird, gesteuert/geregelt wird, kann die Brennkraftmaschine 1 möglicherweise instabil arbeiten.
Um die oben genannte Schwierigkeit zu vermeiden, begrenzt der Begrenzer 30 in dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, um die manipulierte Variable kcmd zu erzeugen, deren Wert innerhalb des erlaubbaren Bereichs begrenzt ist.
Der Begrenzer 30 begrenzt das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl wie folgt: Wenn sich der Wert des bedarfsabhängigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl in dem erlaubbaren Bereich befindet (ein Normal-Zustand) setzt der Begrenzer 30 das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als die manipulierte Variable kcmd fest. Wenn der Wert des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl von dem erlaubbaren Bereich über seinen oberen Grenz-Wert oder unteren Grenz-Wert hinaus abweicht, setzt der Begrenzer 30 das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl zwangsweise auf den oberen Grenz-Wert beziehungsweise unteren Grenz-Wert des erlaubbaren Bereichs.
In dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 addiert der Addierer 31 den Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE zu der manipulierten Variable kcmd (im Folgenden als "differenzielles Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd" bezeichnet), welches durch Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl erzeugt wird, wodurch das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD erzeugt wird, das heißt das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD (= kcmd+FLAF/BASE), um als ein Steuer/Regel-Wert für das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 zu der maschinenseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b gegeben zu werden.
Der Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 wird unten weiter beschrieben. Der Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 bestimmt nacheinander das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in Steuer-/Regel-Zyklen der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a als einer Steuer/Regel-Einheit, um es einem Abgas-System E (im Folgenden als ein "Objekt-Abgas-System E" bezeichnet) einzugeben, welches sich von einer Position des LAF-Sensors 5 in der Abgas-Röhre 2 (in Flussrichtung vor dem katalytischen Konverter 3) zu der Position des O₂-Sensor 6 in (in Flussrichtung nach dem katalytischen Konverter 3) erstreckt, und welches enthält: den katalytischen Konverter 3 zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dessen Ziel-Wert VO2/ZIEL, das heißt zum Konvergieren der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 zu "0", gemäß einem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren, welches einen Typ von Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren ist, mit Blick auf die in dem Objekt-Auspuff-System E vorhandene Totzeit, auf die in der Brennkraftmaschine 1 und der Maschine-Steuer/Regel-Einheit 7b vorhandene Totzeiten und auf Verhaltens-Veränderungen des Objekt-Abgas-Systems E.
Das Objekt-Abgas-System E entspricht einer Anlage.
Zum Erzeugen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl wird das Objekt-Abgas-System E als ein System zum Erzeugen der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 angesehen, mit einer Totzeit als einer Antwort-Verzögerung von der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5, welche zu der Differenz zwischen dem tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnis der Luft-Brennstoff-Mischung, das heißt der Luft-Brennstoff-Mischung, aus welcher das in den katalytischen Konverter 3 eintretende Abgas durch Verbrennen erzeugt wird, und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE, und das Verhalten des Systems wird im Voraus modelliert. Darüber hinaus wird das System, welches die Brennkraftmaschine 1 und die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b umfasst, als ein System (im Folgenden als ein "Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System") zum Erzeugen der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 angesehen, mit einer Totzeit des differenziellen Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnises kcmd (welches üblicherweise mit dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl übereinstimmt), welches die Differenz (= KCMD – FLAF/BASE) zwischen dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE repräsentiert, das heißt ein System, bei welchem die differenzielle Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 zu jedem Zeitpunkt mit dem differenziellen Steuer/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd vor der Totzeit des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipuliersystems übereinstimmt, und das Verhalten des Systems im Voraus modelliert wird.
Das Modell, welches das Verhalten des Objekt-Abgas-Systems E (im Folgenden als ein "Abgas-System-Modell" bezeichnet) repräsentiert, wird gemäß der folgenden Gleichung (1) als ein Modell mit einem diskreten Zeit-System ausgedrückt (spezifischer ein autoregressives Modell, welches eine Totzeit in der differenziellen Ausgabe kact als eine Eingabe zu dem Objekt-Abgas-System E aufweist): VO2 (k+1) = a1·VO2 (k) + a2·VO2 (k-1) + b1·kact (k-d1) (1)wobei "k" die Anzahl der Diskrete-Zeit-Steuer-/Regel-Zyklen der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a repräsentiert, und "d1" die Totzeit in dem Objekt-Abgas-System E repräsentiert, wie sie in Form von der Anzahl von Steuer-/Regel-Zyklen ausgedrückt wird. Die Totzeit des Objekt-Abgas-Systems E (die Zeit, die benötigt wird, bis das von dem LAF-Sensor 5 detektierte Luft-Brennstoff-Verhältnis zu jedem Zeitpunkt in dem Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 wiedergegeben wird) ist im Allgemeinen gleich der Zeit von 3 bis 10 Steuer-/Regel-Zyklen (d1 = 3 bis 10) wenn die Periode (konstant) von Steuer-/Regel-Zyklen der abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a reicht von 30 bis 100 Millisekunden. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine konstanter Wert (beispielsweise d1 = 7 in der vorliegenden Ausführungsform) welcher gleich oder leicht länger ist als die tatsächliche Totzeit des Objekt-Abgas-Systems E, als die Totzeit d1 in dem Abgas-System-Modell verwendet, wie durch Gleichung (1) ausgedrückt.
Der erste und zweite Term der rechten Seite von Gleichung (1) korrespondiert zu einer Antwort-Verzögerung des Objekt-Abgas-Systems E, wobei der erste Term ein primärer autoregressiver Term und der zweite Term ein sekundärer autoregressiver Term ist. Der erste und zweite Term, "a1", "a2" repräsentiert Verstärkungs-Koeffizienten des primären autoregressiven Terms beziehungsweise des sekundären autoregressiven Terms. Anders ausgedrückt: diese Verstärkungskoeffizienten in "a1", "a2" sind Koeffizienten, welche sich auf die differenzielle Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 in dem Abgas-System-Modell beziehen.
Der dritte Term der rechten Seite der Gleichung (1) repräsentiert die differenzielle Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 als eine Eingabe zu dem Objekt-Abgas-System E, inklusive der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E. Bei dem dritten Term repräsentiert "b1" einen Verstärkungs-Koeffizienten, welcher sich auf seine Eingabe (= die differenzielle Ausgabe kact des LAF-Sensors 5) bezieht. Die Verstärkungs-Koeffizienten "a1", "a2", "b1" sind Parameter, welche beim Definieren des Verhaltens des Abgas-System-Modells auf Werte zu setzen sind (zu identifizieren sind), und werden nacheinander von einer Identifizier-Vorrichtung identifiziert, welcher im Folgenden beschrieben wird.
Bei dem gemäß Gleichung (1) als das diskrete-Zeit-System ausdrückten Abgassystem-Modell wird die differenzielle Ausgabe VO2(k + 1) des O₂-Sensors 6 als eine Ausgabe des Objekt-Abgas-Systems E in jedem Steuer/Regel-Zyklus des abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a durch eine Mehrzahl von (zwei in dieser Ausführungsform) differenziellen Ausgaben VO2(k), VO (k-1) und einer differenziellen Ausgabe kact(k-d1) des LAF-Sensors 5 in den vergangenen Steuer-/Regel-Zyklen vor dem Steuer/Regel-Zyklus ausgedrückt.
Das Modell des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems, welches die Brennkraftmaschine 1 und die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b (im Folgenden als ein "Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System-Modell" bezeichnet) aufweist, wird als ein diskrete Zeit-System-Modell gemäß der folgenden Gleichung (2) ausgedrückt: kact(k) = kcmd(k-d2) (2)
Wobei "d2" die Totzeit (zweite Totzeit) des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems in Form der Anzahl von Steuer-Zyklen der abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a repräsentiert. Die Totzeit des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems (die Zeit, welche benötigt wird, bis das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD oder das differenzielle Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu jenem Zeitpunkt in dem Ausgabe-Signal KACT der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5) wiedergegeben wird, variiert mit der Rotations-Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 und ist länger, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 kleiner ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird im Hinblick auf die oben genannten Charakteristiken der Totzeit des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems, welches durch Gleichung (2) ausgedrückt wird, ein vorher festgelegter konstanter Wert (in der vorliegenden Ausführungsform d2 = 3) festgelegt, welcher bei einer Leerlauf-Rotations-Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 gleich ist oder leicht größer als die Totzeit des tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems (die Totzeit ist eine maximale Totzeit, welche von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System bei einer willkürlichen Rotations-Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 erhalten werden kann) als der Wert der Totzeit d2 in dem durch Gleichung (2) ausgedrückten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System-Modell verwendet wird.
Bei dem durch Gleichung (2) ausgedrückten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System-Modell wird von der differenziellen Ausgabe kact(k) des LAF-Sensors 5 in jedem Steuer/Regel-Zyklus der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 5a angenommen, dass sie mit dem differenziellen Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd (k-d2) vor der Totzeit D2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems übereinstimmt, und sie wird durch das differenzielle Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd(k-d2) ausgedrückt.
Das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System enthält tatsächlich eine Antwort-Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 über die Totzeit hinaus. Da die Antwort-Verzögerung der Ausgabe KACT der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 mit Bezug auf das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD oder das differenzielle Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd im Wesentlichen durch die Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 14 kompensiert wird (insbesondere die Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18), wird in der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b kein Problem auftreten, wenn die Antwort-Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System wie von dem Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a aus gesehen nicht in Betracht gezogen wird.
Der Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 führt basierend auf dem Abgas-System-Modell des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System-Modells das durch die jeweiligen Gleichungen (1), (2) ausgedrückte konstruierte Verfahren in den Steuer-/Regel-Zyklen der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a aus, um sequenziell die bedarfsabhängige manipulierten Quantität usl als eine Eingabe, welche dem Objekt-Abgas-System E übergeben wird, zu erzeugen, um die Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu ihrem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren. Um die Nachfrage-manipulierte Quantität usl zu erzeugen, weist der Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 seine in 3 gezeigten funktionalen Komponenten auf.
Insbesondere umfasst der Manipulierte-Variable-Erzeuger 29 eine Identifizier-Vorrichtung 25 zum sequenziellen Identifizieren, in jenem Steuer/Regel-Zyklus, von Werten der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1, welche zu etablierende Parameter für das Abgas-System-Modell (die Gleichung (1)) sind, unter Verwendung der Daten der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 und der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6, eine Schätz-Vorrichtung 26 zum sequenziellen Schätzen, in jedem Steuer/Regel-Zyklus, eines geschätzten Wertes VO2 quer der differenziellen Ausgabe VO2 des O2-Sensors 6 (im Folgenden als eine "geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer" bezeichnet) nach der totalen Totzeit d (= d1 + d2), welche die Summe der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E und der Totzeit d2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems ist, unter Verwendung der Daten der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5, der Daten der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 der Daten des differenziellen Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd (normalerweise kcmd = usl), welche erzeugt werden, wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, welches in der Vergangenheit durch ein Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 bestimmt wurde, durch den Begrenzer 30 begrenzt wird, identifizierte Werte a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1, welche vor der Identifizier-Vorrichtung 25 berechnet werden (im Folgenden als "identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut" bezeichnet), und ein Gleit-Modus-Steuervorrichtung 27 zum sequenziellen Bestimmen, in jedem Steuer/Regel-Zyklus, des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl, unter Verwendung der Daten der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer des O2-Sensors 6, welche von der Schätz-Vorrichtung 26 bestimmt worden ist, und der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut welche gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-Vorgang bestimmt wurden.
Die Identifizier-Vorrichtung 25 korrespondiert zu einer Identifikations-Vorrichtung.
Der Algorithmus der von der Identifizier-Vorrichtung 25, der Schätz-Vorrichtung 26 und der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 auszuführenden Verarbeitungs-Vorgänge sind wie folgt aufgebaut:
Die Identifizier-Vorrichtung 25 dient zum Identifizieren der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 nacheinander auf einer Real-Zeit-Basis zum Zwecke des Minimierens eines Modell-Fehlers der tatsächlichen Objekt-Abgas-Systems E des durch Gleichung (1) ausgedrückten Abgas-System-Modells. Der Identifizier-Vorrichtung 25 führt seinen Identifikations-Vorgang wie folgt aus:
In jedem Steuer/Regel-Zyklus der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a bestimmt die Identifizier-Vorrichtung 25 einen identifizierten Wert VO2(k)Hut aus der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 (im Folgenden als eine "identifizierter differenzielle Ausgabe VO2 Hut" bezeichnet) im Rahmen des Abgas-System-Modells, unter Verwendung der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut des derzeit etablierten Abgas-System-Modells, das heißt von identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut (k-1), a2 Hut (k-1), b1 Hut (k-1), welche in dem vorhergehenden Steuer/Regel-Zyklus bestimmt wurden, und vergangenen Daten der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 und der differenziellen Ausgabe VO2 des O2-Sensors 6 gemäß der folgenden Gleichung (3): VO ^2(k) = a1 ^(k-1)·VO2(k-1)+a2 ^(k-1)·VO2(k-2)+b1 ^(k-1)·kact(k-d1-1) (3)
Die Gleichung (3) korrespondiert zu der Gleichung (1), welche um einen Steuer/Regel-Zyklus in die Vergangenheit verschoben ist, wobei die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 durch die jeweiligen identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut (k-1), a2 Hut (k-1), b1 Hut (k-1) ersetzt werden. Der Wert der Totzeit "d1" des Objekt-Abgas-Systems E in dem ersten Term der Gleichung (3) repräsentiert einen vorgegebenen Konstant-Wert (d1 = 7 in dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben.
Wenn Vektoren Θ, ξ, welche von den folgenden Gleichungen (4), (5) eingeführt werden (der Buchstabe T in den Gleichungen (4), (5) und anderen Gleichungen repräsentiert eine Transposition) dann wird die Gleichung 3 durch die Gleichung 6 ausgedrückt: ΘT(k) = [a1 ^(k)a2 ^(k)bI ^(k)] (4) ξT(k) = [VO2(k-1)VO2(k-2)kact(k-d1-1)] (5) VO ^2(k) = ΘT(k-1)·ξ(k) (6)
Die Identifizier-Vorrichtung 25 bestimmt auch den Abstand id/e zwischen der identifizierten differenziellen Ausgabe VO2 Hut des O2-Sensors 6, welche durch die Gleichung 3 oder 6 bestimmt ist, und der vorher festgelegten differenziellen Ausgabe VO2 des O2-Sensors 6, zum Wiedergeben eines Modell-Fehlers des Abgas-System-Modells bezüglich dem tatsächlichen Objekt-Abgas-System E (im Folgenden wird die Differenz id/e als ein "identifizierter Fehler id/e" bezeichnet), gemäß der folgenden Gleichung (7): id/e(k) = VO2(k) – VO ^2(k) (7)
Die Identifizier-Vorrichtung 25 bestimmt ferner neue identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut, b1(k)Hut, anders ausgedrückt: ein neuer Vektor Θ (k), welcher dieser identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten als Elemente aufweist (im Folgenden als wird der neue Vektor Θ (k) als ein "identifizierter Verstärkungs-Koeffizient-Vektor Θ" bezeichnet) zum Minimieren des identifizierten Fehlers id/e gemäß der unten angegebenen Gleichung (8).
Das heißt, die Identifizier-Vorrichtung 25 variiert die identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut (k-1), a2 Hut (k-1), b1 Hut (k-1), welche durch den vorhergegangenen Steuer/Regel-Zyklus bestimmt wurden, durch eine Quantität, welche zu dem identifizierten Fehler id/e proportional ist, um hierdurch neue identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1(k) Hut, a2(k-1) Hut, b1(k-1) Hut zu bestimmen. Θ(k) = Θ(k-1) + kθ(k)·id/e(k) (8)
Worin KΘ einen kubischen Vektor repräsentiert, welcher durch die folgende Gleichung (9) bestimmt wird, das heißt einen Verstärkungs-Koeffizient-Vektor zum Bestimmen einer Änderung in Abhängigkeit von dem identifizierten Fehler id/e der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut:
Wobei P eine kubisch-quadratische Matrix repräsentiert, welche durch eine rekursive Formel bestimmt wird, welche durch die folgende Gleichung (10) bestimmt wird:
wobei I eine Einheits-Matrix repräsentiert.
In der Gleichung (10) werden λ₁ und λ₂ etabliert, um die Bedingungen 0<λ₁≤1 und 0<λ₂<2 zu etablieren, und ein Anfangs- Wert P(O) von P repräsentiert eine Diagonalmatrix, deren Diagonalkomponenten positive Zahlen sind.
In Abhängigkeit davon, wie λ₁, λ₂ in Gleichung (10) etabliert werden, kann irgendeiner von spezifischen Algorithmen, welche ein Fixierte-Verstärkung-Verfahren, ein Degressive-Verstärkung-Verfahren, ein Verfahren der gewichteten kleinsten Quadrate, ein Verfahren der kleinsten Quadrate, ein Fixiertes-Verfolgen-Verfahren ("fixed tracing method") und so weiter angewendet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise ein Verfahren der kleinsten Quadrate (λ₁=λ₂=1) verwendet.
Im Wesentlichen bestimmt die Identifizier-Vorrichtung 25 sequenziell in jedem Steuer/Regel-Zyklus die identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut des Abgas-System-Modells, um den identifizierten Fehler id/e gemäß dem oben genannten Algorithmus zu minimieren (Berechnungs-Vorgang). Durch diesen Vorgang ist es möglich, sequenziell die identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut zu erhalten, welche zu dem tatsächlichen Objekt-Abgas-System E passen.
Die oben genannte Berechnungsoperation ist die grundlegende Verarbeitung, welche von der Identifizier-Vorrichtung 25 ausgeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform führt die Identifizier-Vorrichtung 25 zusätzliche Verfahren, wie ein Begrenzungs-Verfahren, auf den identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut aus, um sie zu bestimmen. Solche Vorgänge der Identifizier-Vorrichtung 25 werden später beschrieben.
Die Schätz-Vorrichtung 26 bestimmt sequenziell in jedem Steuer-/Regel-Zyklus der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer, welche ein geschätzter Wert der differenziellen Ausgabe VO2 des O2-Sensors 6 nach der totalen Totzeit d (= d1+d2) ist, um bezüglich des Effektes der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E und des Effektes der Totzeit d2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems auf das Berechnen der nachgefragten differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl mit der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27, wie sie im Detail später beschrieben ist, zu kompensieren. Da Details des Schätz-Vorrichtung 26 in US-Patent-Anmeldung-Nummer 09/311353 offenbart sind, wird die Schätz-Vorrichtung 26 unten kurz beschrieben.
Wenn die Gleichung (2), welche das Modell des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems ausdrückt, auf die Gleichung (1) angewendet wird, welche das Abgas-System-Modell ausdrückt, kann die Gleichung (1) als die folgende Gleichung (11) neu geschrieben werden: VO2(k+2) = a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+b1·kcmd(k-d1-d2) = a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+b1·kcmd(k-d) (11)
Die Gleichung (11) drückt ein System aus, welches eine Kombination aus dem Objekt-Abgas-System E und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System ist, wenn das Modell ein diskretes-Zeit-System ist, wobei solch ein System als ein System zum Erzeugen der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 aus dem differenziellen Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd mit Totzeiten der Objekt-Abgas-Systems E und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-System und einer Antwort-Verzögerung des Objekt-Abgas-Systems E betrachtet wird.
Unter Verwendung der Gleichung (11) wird die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d) quer welche ein geschätzter Wert der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 nach der totalen Totzeit d ist, in jenem Steuer/Regel-Zyklus unter Verwendung der derzeitigen und vergangenen Zeit-Serien-Daten VO2(k), VO2(k-1) der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 und vergangener Zeit-Serien-Daten kcmd(k – j) (j = 1, 2, ..., d) des differenziellen Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd(= KCMD – FLAF/BASE) gemäß der folgenden Gleichung (12) ausgedrückt:
wobei

α1: = Erste-Zeile-Erste-Spalte-Element von A^d,
α2: = Erste-Zeile-Zweite-Spalte-Element von A^d,
βj: = Erste-Zeile-Elemente von A^j-1·B

In der Gleichung (12) repräsentieren α1, α2 das Erste-Zeile-Erste-Spalte-Element und das Erste-Zeile-Zweite-Spalte-Element der d-ten Potenz A^d (d: totale Totzeit) der unten beschriebenen Matrix A, und βj repräsentieren das Erste-Zeile-Element des Produkts A^j-1·B der (j-1)ten Potenz A^j-1 (j = 1, 2, ..., d) der Matrix A und der Vektor B wie oben beschrieben.
Von den Serien-Daten der vergangenen Zeit kcmd(k – j) (j = 1, 2, ..., d) des differenziellen Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd in der Gleichung (12) können die Serien-Daten der vergangenen Zeit kcmd(k-d2), kcmd(k-d2-1), ..., kcmd (k-d) des differenziellen Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd vor der Totzeit d2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems von der derzeitigen Zeit jeweils durch die Daten kact (k) , kact (k-1), ..., kact (k-d + 2) vor der derzeitigen Zeit der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 ersetzt werden. Das Ersetzen der Daten resultiert in der folgenden Gleichung (13):
Die oben genannte Gleichung (13) ist eine Grund-Gleichung für die Schätz-Vorrichtung 26, um die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d) quer in dieser Ausführungsform zu berechnen. Anders ausgedrückt bestimmt die Schätz-Vorrichtung 26 die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer des O₂-Sensors 6 gemäß der Gleichung (13), unter Verwendung derzeitiger und vergangener Zeit-Serien-Daten VO2(k), VO2(k-1) der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6, der vergangenen Daten kcmd(k - j) (j = 1, ..., d2-1) des differenziellen Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd, welches durch Begrenzen des von der Gleit-Modus-Steuervorrichtung 27 erzeugten bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl, erzeugt wird, und der vorliegenden und vergangenen Zeit-Serien-Daten kact(k-i) (i = 0, ..., d1) der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5.
In dieser Ausführungsform werden die zum Berechnen der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2(k + d) quer gemäß Gleichung 13 benötigten Werte für die Koeffizienten α1, α2, βj, im Wesentlichen unter Verwendung der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut berechnet, welche identifizierte Werte der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 sind (diese sind Elemente der Matrix A und des Vektors B, welche oben mit Bezug auf die Gleichung (12) definiert sind). Für die Werte der Totzeiten d1, d2, welche für die das Berechnen der Gleichung (13) benötigt werden, werden die vorgegebenen oben genannten Werte verwendet.
Die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d) quer kann gemäß der Gleichung (12) ohne Verwenden der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 bestimmt werden. In einem solchen Fall wird die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 (k + d) quer bestimmt unter Verwendung der vorgegebenen und vergangenen Zeit-Serien-Daten VO2(k), VO2(k-1) der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6, der vergangenen Zeit-Serien-Daten kcmd(k – j) (j = 1, 2, ..., d) des differenziellen Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd und der Werte der Koeffizienten α1, α2, βj (j = 1, 2, ..., d), welche aus identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut bestimmt werden. Zum Erhöhen der Zuverlässigkeit der bestimmten differenziellen Ausgabe VO2 (k + d) quer ist es bevorzugt, die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d) quer gemäß der Gleichung (13) unter Verwendung der Daten der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 zu berechnen, welche das derzeitige Verhalten der Brennkraftmaschine 1 wiedergibt.
Wenn die Totzeit d2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems auf d2 = 1 gesetzt werden kann, dann können alle vergangene Zeit-Serien-Daten kcmd(k – j) (j = 1, 2, ..., d) des differenziellen Kommando-Steuer/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd in der Gleichung (12) durch Zeit-Serien-Daten kact(k), kact(k-1), ..., kact(k-d + d2) vor der derzeitigen Zeit des LAF-Sensors 5 ersetzt werden. In diesem Fall kann die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d) quer gemäß der folgenden Gleichung (14) bestimmt werden, welche keine Daten des differenziellen Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd enthält:
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Schätz-Vorrichtung 26 in jedem Steuer/Regel-Zyklus die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer des O₂-Sensors gemäß der Gleichung 13, welche von der Gleichung 12 dahingehend abweicht, dass vor der Totzeit d2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulier-Systems die Zeitserien-Daten des differenziellen Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd in der Gleichung 12 durch die differenzielle Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 ersetzt werden. Allerdings kann die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer gemäß einer Gleichung bestimmt werden, welche von der Gleichung (12) dahingehend abweicht, dass nur ein Teil der Zeit-Serien-Daten des Ziel-differenziell-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd vor der Totzeit d2 in der Gleichung (12) durch die differenzielle Ausgabe kact des LAF-Sensors 5 ersetzt wird.
Der oben benannte Berechnungs-Vorgang ist der grundlegende Algorithmus für die Schätzvorrichtung 26 zum Bestimmen der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2(k + d) quer, welches der geschätzte Wert nach der totalen Totzeit d des differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors in jedem Steuer/Regel-Zyklus ist.
Die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 wird unten im Detail beschrieben. Da Details der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in US-Patent-Anmeldung Nummer 09/311353 offenbart sind, wird die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 unten kurz beschrieben.
Die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 bestimmt sequenziell das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als eine manipulierte Variable zum Manipulieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1, um das Ausgabesignal VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren, das heißt die differenzielle Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 zu "0" zu konvergieren, gemäß einem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren welches ein adaptives Steuer/Regel-Gesetz zum Minimieren des Effekts einer Störung beinhaltet, in einem normalen Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren. Ein Algorithmus zum Ausführen des Adaptiv-Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahrens wird wie folgt konstruiert.
Eine Schaltfunktion, welche für das Adaptiv-Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren benötigt wird, die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27, und eine Hyperebene, welche von der Schalt-Funktion definiert wird (auch als Verschiebe-Ebene bezeichnet), wird als erstes unten beschrieben.
Gemäß einem Grund-Konzept des Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahrens in der vorliegenden Ausführungsform wird die differenzielle Ausgabe VO2(k) des O₂-Sensors 6 in jedem Steuer/Regel-Zyklus der differenziellen Ausgabe VO2(k-1) in jedem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus verwendet, und eine Schaltfunktion σ für das Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren wird gemäß der folgenden Gleichung (15) etabliert. Die Schalt-Funktion σ wird durch eine lineare Funktion definiert, welche als Komponenten die derzeitigen und vergangenen Zeit-Serien-Daten VO2(k), VO2(k-1) der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 aufweist. Der gemäß der Gleichung 15 als ein Vektor mit den differenziellen Ausgaben VO2(k), VO2(k-1) als seine Komponenten definierte Vektor X wird im Folgenden als eine Zustands-Größe X bezeichnet.
Die Koeffizienten s1, s2 bezüglich der Komponenten VO2(k), VO2 (k-1) der Schalt-Funktion σ werden so etabliert, dass die Bedingung der folgenden Gleichung (16) erfüllt wird:
In der vorliegenden Ausführungsform wird zum Zwecke der Kürze die Koeffizienten s1 als s1 = 1 gesetzt (s2/s1 = s2) und der Koeffizient s2 wird etabliert, um die Bedingung: –1 < s2 < 1 zu erfüllen.
Mit der Schalt-Funktion σ wie definiert wird die Hyperebene des Gleit-Modus-Steuer-Vorgangs durch die Gleichung σ = 0 bestimmt. Da die Zustands-Größe X von zweitem Grad ist, repräsentiert die Hyperebene σ = 0 eine gerade Linie, wie in 4 gezeigt, und zu dieser Zeit wird die Hyperebene auch eine Schalt-Funktion genannt.
Die von der Schätz-Vorrichtung 26 bestimmten Zeit-Serien-Daten der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer werden, wie später beschrieben wird, tatsächlich als die Komponenten der Schalt-Funktion verwendet.
Das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren dient in dieser Ausführungsform dazu, die Zustands-Größe X gemäß einem Erreichungs-Steuer/Regel-Gesetz, welches ein Steuer/Regel-Gesetz zum Konvergieren der Zustands-Größe X = (VO2(k), VO2(k-1)) auf die Hyperebene σ = 0 ist, auf die Hyperebene σ = 0 zu konvergieren, das heißt zum Konvergieren des Werts der Schalt-Funktion σ auf "0" und einem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz (adaptiver Algorithmus), welches ein Steuer/Regel-Gesetz zum Kompensieren des Effekts einer Störung beim Konvergieren der Zustands-Größe X auf die Hyperebene σ = 0 ist (Modus 1 in 4). Während des Konvergierens der Zustands-Größe X auf die Hyperebene σ = 0 gemäß einer äquivalenten Steuer/Regel-Eingabe (Halten des Werts der Schalt-Funktion σ bei "0"), wird die Zustands-Größe X zu einem ausbalancierten Punkt ("balanced point") auf der Hyperebene σ = 0 konvertiert, bei welchem VO2 (k)=VO2(k-1)=0 ist, das heißt einem Punkt, bei welchem Zeit-Serien-Daten VO2/AUSGABE(k), VO2/AUSGABE(k-1) der Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 gleich sind zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL.
Das von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 gemäß dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren zu erzeugende differenzielle Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl zum Konvergieren des Zustands-Größe X zu dem ausbalancierten Punkt auf der Hyperfläche σ = 0 wird ausgedrückt als die Summe einer äquivalenten Steuer/Regel-Eingabe ueq, welche auf das Objekt-Abgas-System E gemäß dem Steuer/Regel-Gesetz zum Konvergieren der Zustands-Größe X auf die Hyperebene σ = 0 anzuwenden ist, einer Eingabe urch (im Folgenden als eine "Erreichungs-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch" bezeichnet), welche auf das Objekt-Abgas-System E gemäß dem Erreichungs-Steuer/Regel-Gesetz anzuwenden ist, und einer Eingabe uadp (im Folgenden als eine "Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp" bezeichnet) welche auf die Objekt- Abgas-System E gemäß dem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz (siehe die folgende Gleichung (17)) anzuwenden ist. Usl = Ueq + Urch + Uadp (17)
Die äquivalente Steuer/Regel-Eingabe ueq, die Erreichungs-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch, und das adaptive Steuer/Regel-Gesetz uadp werden basierend auf dem Modell des durch Gleichung (11) ausgedrückten diskreten Zeit-Systems bestimmt (einem Modell, bei welchem die differenzielle Ausgabe kact(k-d1) des LAF-Sensors 5 in der Gleichung (1) durch das differenzielle Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd(k-d) unter Verwendung der totalen Totzeit d) wie folgt ersetzt wird:
Die äquivalente Steuer/Regel-Eingabe ueq, welche eine auf das Objekt-Abgas-System E anzuwendende Eingabe ist, zum Konvergieren der Zustands-Größe X auf die Hyperebene σ = 0, ist gleich dem differenziellen Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd, welches die Bedingung σ(k+1) = σ (k) = 0 erfüllt. Unter Verwendung der Gleichungen (11), (15) wird die äquivalente Steuer/Regel-Eingabe ueq, welche die oben genannte Bedingung erfüllt, durch die folgende Gleichung (18) gegeben:
Die Gleichung 18 ist eine Basis-Formel zum Bestimmen der äquivalenten Steuer/Regel-Eingabe ueq in jenem der Steuer-/Regel-Zyklen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch im Wesentlichen gemäß der folgenden Gleichung (19) bestimmt:
Insbesondere wird die Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch im Verhältnis zu dem Wert σ(k + d) der Schalt-Funktion σ nach der totalen Totzeit d im Hinblick auf den Effekt der totalen Totzeit d bestimmt.
Der Koeffizient F in der Gleichung (19), welcher die Verstärkung des Erreichen-Steuer/Regel-Gesetzes bestimmt, wird derart etabliert, dass er die durch die folgende Gleichung (20) ausgedrückte Bedingung erfüllt: 0 < F < 2 (20)
Der Wert der Schalt-Funktion σ kann möglicherweise in einer oszillierenden Weise variieren (so genanntes Flattern ("chattering")) mit Bezug auf "0". Zum Unterdrücken eines solchen Flatterns ist es bevorzugt, dass der der Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch zugeordnete Koeffizient F etabliert wird, um ferner die Bedingungen der folgenden Gleichung (21) zu erfüllen: 0 < F < 1 (21)
Die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp ist im Wesentlichen gemäß der folgenden Gleichung (22) bestimmt (ΔT in der Gleichung 22 repräsentiert die Periode des Steuer/Regel-Zyklus der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a).
Die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp wird im Verhältnis zu einem integrierten Wert bestimmt (welcher zu einem Integral der Werte der Schalt-Funktion σ korrespondiert) über Steuer-Zyklen von Werten der Schalt-Funktion σ bis nach der totalen Totzeit d, im Hinblick auf den Effekt der totalen Totzeit d.
Der Koeffizient G (welcher die Verstärkung des adaptiven Steuer-Gesetzes bestimmt) in der Gleichung (22) wird etabliert, um die Bedingungen der folgenden Gleichung (23) zu erfüllen:
Ein spezielles Verfahren zum Herleiten von Bedingungen zum Etablieren der Gleichungen (16), (20), (21), (23) wird im Detail in der Japanischen Patent-Anmeldung Nummer 11-93741 und der US-Patent-Anmeldung Nummer 09/153032 beschrieben, und wird im Folgenden nicht im Detail beschrieben.
Das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als eine dem Objekt-Abgas-System E einzugebende Eingabe zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu seinem Ziel-Wert VO2/ZIEL kann im Wesentlichen als die Summe (ueq + urch + uadp) der äquivalenten Steuer/Regel-Eingabe ueq, der Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch, und der Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente uadp bestimmt werden, welche gemäß der jeweiligen Gleichung (18), (19), (22) bestimmt sind. Allerdings können die differenziellen Ausgaben VO2(K + d), VO2(k + d-1) des O₂-Sensors 6 und die in den Gleichungen (18), (19), (22) enthaltenen Werte σ(k + d) der Schalt-Funktion σ, und so weiter nicht direkt erhalten werden, da sie zukünftige Werte sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet daher die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 die geschätzten differenziellen Ausgaben VO2(k + d) quer, VO2(k + d-1) quer, welche von der Schätz-Vorrichtung 26 anstelle der differenziellen Ausgaben VO2(K + d), VO2(k + d-1) des O2-Sensors 6 zum Bestimmen der äquivalenten Steuer/Regel-Eingabe ueq gemäß der Gleichung (18) bestimmt werden, und berechnet die äquivalente Steuer/Regel-Eingabe ueq in jedem Steuer/Regel-Zyklus gemäß der folgenden Gleichung (24):
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden darüber hinaus die von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 tatsächlich verwendeten Zeit-Serien-Daten von der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer, welche sequenziell von der Schätz-Vorrichtung 26 bestimmt werden, wie als eine zu steuernde/regelnde Zustands-Größe beschrieben. Das heißt, die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 definiert eine Schalt-Funktion σ quer gemäß der folgenden Gleichung (25). (Die lineare Funktion σ quer korrespondiert zu Zeit-Serien-Daten der differenziellen Ausgabe VO2 in der Gleichung (15), welche durch Zeit-Serien-Daten der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer ersetzt wird), anstelle der Schalt-Funktion σ, welche gemäß der Gleichung (15) etabliert wird: σ(k) = s1·VO2(k) + s2·VO2(k – 1) (25)
Die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 berechnet die Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch in jedem Steuer/Regel-Zyklus gemäß der folgenden Gleichung (26) unter Verwendung des Werts der Schalt-Funktion σ quer, repräsentiert durch die Gleichung (25), anstelle des Werts der Schalt-Funktion σ zum Bestimmen des Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch gemäß der Gleichung (19):
In ähnlicher Weise berechnet der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp in jedem Steuer/Regel-Zyklus gemäß der folgenden Gleichung (27) unter Verwendung des Werts der Schaltfunktion σ quer, repräsentiert durch die Gleichung (25), anstelle des Wertes der Schalt-Funktion σ zum Bestimmen der Eingabe zum adaptiven Steuer-Gesetz-Eingabe uadp gemäß der Gleichung (22):
Die als letztes identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 (k)Hut, a2(k)Hut, b1(k)Hut, welche durch die Identifizier-Vorrichtung 25 bestimmt wurden, werden im Wesentlichen als die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 verwendet, welche benötigt werden, um die äquivalente Steuer/Regel-Eingabe ueq, die Erreichen-Steuer-Gesetz-Eingabe urch und die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp gemäß der Gleichungen (24), (26), (27) zu berechnen.
Der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 bestimmt die Summe der äquivalenten-Steuer/Regel-Eingabe ueq der Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch und die adapive Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp, welche gemäß der Gleichungen (24), (26), (27) bestimmt wurden, als das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl(siehe die Gleichung (17)). Die Bedingungen zum Etablieren der in den Gleichungen (24), (26), (27) verwendeten Koeffizienten s1, s2, F, G sind wie oben beschrieben.
Das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, welches durch den Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 wie oben beschrieben bestimmt wird, stellt eine Eingabe für das Objekt-Abgas-System 1 dar, zum Konvertieren der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer des O2-Sensors 6 zu "0", und als ein Resultat zum Konvertieren der Ausgabe VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 zu der Ziel-Wert VO2/ZIEL, das heißt ein Ziel-Wert für die Differenz zwischen der Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 und der Referenz-Wertes FLAF/BASE.
Der oben benannte Vorgang ist ein Berechnungs-Verfahren (Algorithmus) zum Erzeugen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl bei jedem Steuer-Zyklus durch die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27.
Wie oben beschrieben, begrenzt der Begrenzer 30 (siehe 3) in dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 der abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a das von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 erzeugte bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, um hierdurch das differenzielle Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd normalerweise kcmd = usl) zu bestimmen. Dann addiert der Addierer 31 den Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE zu dem differenziellen Kommando-Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd, um hierdurch das der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b einzugebende Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD (= kcmd + FLAF/BASE) gemäß der folgenden Gleichung (28) zu bestimmen: KCMD(k) = kcmd(k) + FLAF/BASE (28)
In dieser Ausführungsform setzt der Begrenzer 30, wie später beschrieben, nacheinander variabel einen erlaubbaren Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in Abhängigkeit von dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und dem Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1.
In der derzeitigen Ausführungsform wird darüber hinaus der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE als eine Referenz für das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl verwendet, und das differenzielles Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd wird von der Referenz-Wert-Setz-Einheit 11 in Abhängigkeit von dem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp sequenziell variabel etabliert, welches, wie unten beschrieben, eine von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung erzeugte Adaptives-Steuer/Regel-Gesetz-Komponente des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl ist.
Die allgemeine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b, insbesondere der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 wird unten beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, veranlasst die allgemeine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 ein Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren, die Ausgabe KACT (detektiertes Luft-Brennstoff-Verhältnis) von dem LAF-Sensor 5 zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD konvergieren zu lassen, wie oben beschrieben. Wenn solch ein Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren alleine unter der bekannten PID-Steuerung/Regelung ausgeführte würde, wäre es schwierig, die Steuerbarkeit/Regelbarkeit gegenüber dynamischen Verhaltens-Änderungen stabil zu halten, inklusive Veränderungen der Betriebs-Bedingungen der Brennkraftmaschine 1, charakteristischen Änderungen aufgrund von Altern der Brennkraftmaschine 1, und so weiter.
Die Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 ist eine Steuer-/Regel-Vorrichtung vom Rekusions-Typ, welche es ermöglicht, ein Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren auszuführen, während für dynamische Verhaltens-Änderungen der Brennkraftmaschine 1 kompensiert wird. Wie in 5 gezeigt, umfasst die Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 einen Parameter-Anpasser 32 zum Etablieren einer Mehrzahl von adaptiven Parametern unter Verwendung des von I. D. Landau, et al. etablierten Parameter-Einstell-Gesetzes und eine Manipulierte-Variable-Berechnungs-Vorrichtung 33 zum Berechnen der Rückkopplungs-manipulierten Variable KSTR unter Verwendung der etablierten adaptiven Parameter.
Der Parameter-Einsteller 32 wird unten beschrieben. Gemäß dem von I. D. Landau, et al. vorgeschlagenen Parameter-Einstell-Gesetz wird, werden Polynome des Nenners und des Zählers einer Transferfunktion B(Z^–1)/A(Z^–1) eines zu steuernden/zu regelnden Diskrete-System-Objektes im Allgemeinen durch die unten angegebenen Gleichungen (29) beziehungsweise (30) ausgedrückt werden, wird ein durch die Parameter-Einstell-Vorrichtung 32 etablierter adaptiver Parameter θ Hut (j) (j bezeichnet die Anzahl der Steuer-/Regel-Zyklen) durch einen Vektor (transponierten Vektor) gemäß der unten gegebenen Gleichung (31) repräsentiert. Eine Eingabe ζ(j) der Parameter-Einstell-Vorrichtung 32 wird durch die unten angegebene Gleichung (32) ausgedrückt. In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Brennkraftmaschine 1, welche ein von dem allgemeinen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 zu steuerndes/regelndes Objekt ist, als eine Anlage eines erste-Ordnung-Systems angesehen wird, welches eine Totzeit d_p aufweist, welche zu 3 Steuer-/Regel-Zyklen korrespondiert (eine Zeit, welche zu 3 Verbrennungs-Zyklen der Brennkraftmaschine 1 korrespondiert) und m = n = 1, d_p = 3 in den Gleichungen 29 bis 32 und 5 adaptive Parameter s₀, r₁, r₂, r₃, b₀ sind etabliert (siehe 5). In den oberen und mittleren Ausdrücken der Gleichung (32) repräsentieren u_s, y_s im Allgemeinen eine Eingabe (manipulierte Variable) zu dem zu steuernden/regelnden Objekt, und eine Ausgabe (gesteuert/geregelte Variable) von dem zu steuernden/regelnden Objekt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Eingabe in die Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR und die Ausgabe von dem Objekt (die Brennkraftmaschine 1) ist die Ausgabe KACT (detektiertes Luft-Brennstoff-Verhältnis) von dem LAF-Sensor 5 und die Eingabe ζ(j) zu dem Parameter-Einstell-Vorrichtung 32 wird durch die unteren Ausdruck der Gleichung (32) (siehe 5) ausgedrückt. A(Z–1) = 1 + a1Z–1 + ... + anZ–n (29) B(Z–1) = b0 + b1Z–1 + ... + bmZ–m (30)
ξT(j) = [us,(j) ..., us(j – m – dp +1), ys(j), ..., ys(j – n +1)] = [us(j), us(j – 1), us(j – 2), us(j – 3), ys(j)] = [KSTR(j), KSTR(j – 1), KSTR(j – 2), KSTR(j – 3), KACT(j)] (32)
Der durch die Gleichung (31) ausgedrückte adaptive Parameter θ Hut wird von einem Skalar-Wert-Element b₀ Hut (Z^–1,j) zum Bestimmen der Verstärkung der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18, einem unter Verwendung der manipulierten Variable ausgedrückten Steuer/Regel-Element B_R Hut (Z^–1,j) und einem unter Verwendung einer gesteuerten/geregelten Variable ausgedrückten Steuer/Regel-Element S Hut (Z^–1,j) gebildet, welche jeweils durch die folgenden Gleichungen (33) ~ (35) ausgedrückt werden (siehe den Block der in 5 gezeigten manipulierten Variable-Berechnungs-Vorrichtung 33):
Die Parameter-Einstell-Vorrichtung 32 etabliert Koeffizienten des Skalar-Wert-Elements und des oben beschriebenen Steuer/Regel-Elements, und liefert sie als den durch die Gleichung 31 ausgedrückten adaptiven Parameter θ Hut an die Manipulierte-Variable-Berechnungs-Vorrichtung 33. Die Parameter-Einstellvorrichtung 32 berechnet den adaptiven Parameter θ Hut derart, dass die Ausgabe KACT von dem LAF-Sensor 5 mit der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmen wird, unter Verwendung von Zeit-Serien-Daten der Rückkopplungs-manipulierten Variable KSTR von der Gegenwart zu der Vergangenheit und der Ausgabe KACT.
Insbesondere berechnet die Parameter-Einstellvorrichtung 32 die adaptive Parameter θ Hut gemäß der folgenden Gleichung (36) θ ^(j) = θ ^(j – 1) + Γ(j – 1)·ζ(j – dp)·e*(j) (36)wobei Γ(j) eine Verstärkungs-Matrix (deren Grad durch m+n+d_P repräsentiert wird) zum Bestimmen einer Rate des Etablierens des adaptiven Parameters θ Hut, und e*(j) einen geschätzten Fehler des adaptiven Parameters θ Hut repräsentiert. Γ(j) und e*(j) werden durch die folgenden rekusiven Formeln (37) beziehungsweise (38) ausgedrückt:
wobei D(Z^–1) ein asymtotisch stabiles Polynom zum Einstellen der Konvergenz repräsentiert. In der derzeitigen Ausführungsform ist D(Z^–1) = 1.
In Abhängigkeit davon, wie λ_1(j), λ_2(j) in der Gleichung (37) gewählt werden, können verschiedene spezifische Algorithmen erhalten werden, inklusive dem Degressive-Verstärkung-Algorithmus ("degressive gain algorithm"), dem Variable-Verstärkung-Algorithmus ("variable gain algorithm"), dem Fixierte-Spur-Algorithmus ("fixed trace algorithm") und dem Fixierte-Verstärkung-Algorithmus ("fixed gain algorithm"). Für eine zeitabhängige Anlage wie einen Brennstoff-Injektions-Vorgang, ein Luft-Brennstoff-Verhältnis oder dergleichen der Brennkraftmaschine 1 ist jeder des Degressive-Verstärkung-Algorithmus, des Variable-Verstärkung-Algorithmus, des Fixierte-Verstärkung-Algorithmus und des Fixierte-Spur-Algorithmus geeignet.
Unter Verwendung des von dem Parameter-Einsteller 32 etablierten adaptiven Parameters θ Hut (s₀, r₁, r₂, r₃, b₀), und dem von der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a berechneten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD, bestimmt die Manipulierte-Variable-Berechnungs-Vorrichtung 33 die Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR gemäß einer Rekusionsformel, welche durch die folgende Gleichung (39) ausgedrückt wird:
Die in 5 gezeigte Manipulierte-Variable-Steuer-/Regel-Vorrichtung 33 repräsentiert ein Blockdiagramm der Berechnung gemäß der Gleichung (39).
Die gemäß der Gleichung (39) bestimmte Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR wird das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD insofern als die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 mit dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmt. Daher wird die manipulierte Variable KSTR von dem Dividierer 19 durch das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD dividiert, um hierdurch die Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR zu bestimmen, welche als der Rückkopplungs-Korrektions-Koeffizient KFB verwendet werden kann.
Wie aus der oben genannten Beschreibung offensichtlich ist, ist die derart aufgebaute Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 eine Steuer-/Regel-Vorrichtung vom rekusiven Typ, welcher auf dynamische Verhaltens-Änderungen der Brennkraftmaschine 1 Rücksicht nimmt, welche ein zu steuerndes/regelndes Objekt ist. Anders ausgedrückt, ist die Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 eine in rekusiver Form beschriebene Steuer-/Regel-Vorrichtung, um dynamisches Verhaltens-Änderungen der Brennkraftmaschine 1 zu kompensieren, und spezieller eine Steuer-/Regel-Vorrichtung, welche einen Einstell-Mechanismus vom rekusiven Typ für adaptive Parameter aufweist.
Eine Steuer-/Regel-Vorrichtung vom rekusiven Typ dieser Art kann durch einen optimalen Regulator konstruiert werden. In solch einem Fall weist er allerdings im Allgemeinen keinen Parameter-Einstell-Mechanismus auf. Die wie oben beschrieben aufgebaute Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 ist zum Kompensieren von dynamischen Verhaltens-Änderungen der Brennkraftmaschine 1 geeignet.
Die Details der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 sind oben beschrieben worden.
Die PID Steuervorrichtung 17, welche gemeinsam mit der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 in der allgemeinen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 20 bereitgestellt wird, berechnet einen proportional-Term (P-Term), einen Integral-Term (I-Term) und einen Derivativ-Term (D-Term) von der Differenz zwischen der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 und dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältniss KCMD, und berechnet die Summe ("the total") von diesen Termen, als die Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF, wie in dem Fall des allgemeinen PID-Steuer-/Regel-Verfahrens. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF auf "1" gesetzt, wenn die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 mit dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmt, indem ein Anfangs-Wert des Integral-Terms (I-Term) auf "1" gesetzt wird, so dass die Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF als der Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB, zum direkten Korrigieren der Brennstoff-Injektions-Menge verwendet werden kann. Die Verstärkungen des Proportional-Terms, des Integral-Terms und des Derivativ-Terms werden durch die Rotations-Geschwindigkeit und Einlass-Druck der Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung einer vorbestimmten Charakteristik bestimmt.
Der Schalter 20 der allgemeinen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 gibt die von der PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung 17 bestimmte Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF als den Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten KFB zum Korrigieren der Brennstoff-Injektions-Menge aus, wenn die Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 dazu neigt, instabil zu sein, wie etwa, wenn die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine 1 niedrig ist, wenn die Brennkraftmaschine 1 mit hohen Geschwindigkeiten rotiert, oder der Einlassdruck niedrig ist, oder wenn die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 aufgrund einer Antwort-Verzögerung des LAF-Sensors 5 nicht zuverlässig ist, wenn das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD sich stark verändert oder unmittelbar nachdem der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Steuer/Regel-Vorgang gestartet hat, oder wenn die Brennkraftmaschine 1 hoch-stabil arbeitet, wenn sie im Leerlauf läuft und daher kein Hoch-Verstärkungs-Steuer-/Regel-Verfahren von der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 benötigt wird. Andernfalls gibt der Schalter 20 die Rückkopplungs-manipulierte Variable kstr, welche durch Dividieren der von der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 bestimmten Rückkopplungs-manipulierten variable KSTR durch das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD, als den Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB zum Korrigieren der Brennstoff-Injektions-Menge aus. Dies ist so, weil die aktive Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 ein Hoch-Verstärkungs-Steuer-/Regel-Verfahren bewirkt und dazu dient, die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 schnell zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren, und weil, wenn die von der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 bestimmte Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR verwendet wird, wenn die Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 instabil ist, oder wenn die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 nicht zuverlässig ist, das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuer-/Regel-Verfahren dazu tendiert, instabil zu sein. Ein solcher Betrieb des Schalters 20 wird im Detail in der japanischen Offenlegungs-Patentpublikation Nummer 8-105345 und US-Patent-Nummer 5,558,075 offenbart, und wird unten nicht im Detail beschrieben.
Der Betrieb des Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung wird unten beschrieben.
Als Erstes wird ein Verfahren, ausgeführt von der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b, zum Berechnen einer Ausgabe-Brennstoff-Injektions-Menge #nTout (n = 1, 2, 3, 4) für jeden der Zylinder der Brennkraftmaschine 1 zum Steuern des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 unten mit Bezug auf 6 beschrieben werden. Die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b berechnet eine Ausgabe-Brennstoff-Injektions-Menge #nTout (n = 1, 2, 3, 4) für jeden der Zylinder synchron mit einem Kurbelwellen-Winkel-Periode der Brennkraftmaschine 1 wie folgt:
In 7 liest die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b in SCHRITTa ("STEP a") Ausgaben von verschiedenen Sensoren, inklusive dem LAF-Sensor 5 und dem O₂-Sensor 6. Zu dieser Zeit werden die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 und die Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6, welche in der Vergangenheit erhaltene Daten enthalten, in einer Zeit-Serien-Weise in einem Speicher gespeichert (nicht gezeigt).
Dann korrigiert die Basis-Brennstoff-Injektions-Menge-Berechnungs-Vorrichtung 8 in SCHRITTb korrespondierend zu der Rotationsgeschwindigkeit NE und Einlass-Druck PB der Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von der effektiven Öffnungs-Fläche des Drosselklappe-Ventils eine Brennstoff-Injektions-Menge, wodurch eine Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim berechnet wird. Die erste Korrektur-Koeffizient-Berechnungs-Vorrichtung 9 berechnet in SCHRITTc einen ersten Korrektur-Koeffizient KTOTAL in Abhängigkeit von der Kühl-Temperatur und der Menge, mit welcher der Kanister entleert wird.
Die Maschine-Steuer/Regel-Einheit 7b bestimmt in SCHRITTd einen Betriebs-Modus der Brennkraftmaschine 1, und setzt einen Wert eines Flags f/prism/on, welches wiedergibt, ob das von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD von der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 manipulieren soll oder nicht in.
Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1, insbesondere Modi des Manipulierens des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 enthalten einen Betriebs-Modus in welchem die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b das von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD verwendet (welches im Wesentlichen ein Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL ist), und das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 manipuliert (das heißt die Brennstoff-Injektions-Menge der Brennkraftmaschine 1 einstellt) um das Ausgabe-Signal KACT des LAF-Sensors (detektiertes Luft-Brennstoff-Verhältnis) des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD und ein Betriebs-Modus in welchem das maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 manipuliert (das heißt die Brennstoff-Injektions-Menge der Brennkraftmaschine 1 einstellt), ohne Verwenden des von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD.
Der vorgenannte Betriebs-Modus ist ein normaler Betriebs-Modus, während die Brennkraftmaschine 1 im Betrieb ist (im Folgenden als ein "Normal-Betriebs-Modus" bezeichnet). Der spätere Betriebs-Modus repräsentiert eine Mehrzahl von Betriebs-Modi welche einen Betriebs-Modus enthalten, bei welchem der der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Brennstoff abgeschnitten (gestoppt) wird, einen Betriebsmodus, in welchem das Drosselklappe-Ventil (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 1 vollständig offen ist, und einen Betriebs-Modus in welchem das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 derart manipuliert wird, dass eine Mager-Luft-Brennstoff-Mischung erzeugt wird (Mager-Betriebs-Modus).
Der Entscheidungs-Vorgang von SCHRITTd ist ein Vorgang zum Bestimmen, ob die Brennkraftmaschine 1 in einem normalen Betriebsmodus ist oder nicht, das heißt, ob die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung des von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD manipulieren soll oder nicht. Wenn der Wert des Flags f/prism/on "0" ist, bedeutet dies, dass das von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD nicht einzustellen ist (die Brennkraftmaschine 1 ist nicht in dem normalen Betriebsmodus) und wenn der Wert des Flags f/prism/on "1" ist, bedeutet dies, dass das von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD einzustellen ist (die Brennkraftmaschine 1 ist in dem normalen Betriebsmodus).
Die Entscheide-Unterroutine des SCHRITTd wird im Detail in 7 gezeigt. Wie in 7 gezeigt, entscheidet die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b in SCHRITTd-1 beziehungsweise SCHRITTd-2, ob der O₂-Sensor 6 und der LAF-Sensor 5 aktiviert sind oder nicht. Wenn weder der O₂-Sensor 6 noch der LAF-Sensor 5 aktiviert ist, da detektierte Daten des O2-Sensors 6 und dem LAF-Sensor 5 zum Verwenden durch den Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 nicht genau genug sind, kann der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 nicht ein geeignetes Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis generieren. Daher wird in SCHRITTd-10, da die Brennkraftmaschine 1 nicht in dem Normal-Betriebs-Modus operieren kann, der Wert des Flags f/prism/on auf "0" gesetzt.
Die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b entscheidet in Schritt SCHRITTd-3, ob die Brennkraftmaschine 1 mit einer Mager-Luft-Brennstoff-Mischung arbeitet oder nicht. Die Maschine-Steuer/Regel-Einheit 7b entscheidet in SCHRITTd-4, ob das Zünd-Zeitverhalten der Brennkraftmaschine 1 zum frühen Aktivieren des katalytischen Konverters 3 unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 verzögert ist oder nicht. Die Maschine-Steuer/Regel-Einheit 7b entscheidet in SCHRITTd-5, ob das Drosselklappe-Ventil der Brennkraftmaschine 1 vollständig offen ist oder nicht. Die Maschine-Steuer-/Regel-Einheit 7b entscheidet in SCHRITTd-6, ob die Zuführen von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 gestoppt wird oder nicht. Wenn keine der Bedingungen dieser Schritte erfüllt ist (JA), wird der Wert des Flags f/prism/on in Schritt SCHRITTd-10 auf "0" gesetzt, da die Brennkraftmaschine 1 nicht in dem normalen Betriebsmodus ist.
Die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b entscheidet dann in SCHRITTd-7 beziehungsweise SCHRITTd-8, ob die Rotationsgeschwindigkeit NE und der Einlass-Druck PB der Brennkraftmaschine 1 in jeweilige vorgegebene Bereiche fallen (normale Bereiche oder nicht. Wenn weder die Rotations-Geschwindigkeit NE noch der Einlass-Druck PB in ihren gegebenen Bereich fallen, wird, da es nicht bevorzugt ist, das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung des von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnises KCMD zu steuern, der Wert des Flags f/prism/on in SCHRITTd-10 auf "0" gesetzt.
Wenn die Bedingungen von SCHRITTd-1, SCHRITTd-2, SCHRITTd-7, SCHRITTd-8 erfüllt sind, und wenn die Bedingungen von SCHRITTd-3, SCHRITTd-4, SCHRITTd-5, SCHRITTd-6 nicht erfüllt sind (normal), dann bestimmt die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b, dass die Brennkraftmaschine in einem Normal-Betriebs-Modus ist, in welchem das von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD verwendet wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 zu manipulieren, und setzt den Wert des Flags f/prism/on auf "1", in SCHRITTd-9.
Nachdem in SCHRITTd-10 der Wert des F/prism/on auf "0" gesetzt ist, setzt die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b einen Zeitgeber-Zähler tm/stb (Rückzähl-Zähler, "count down timer") zum Messen einer verstrichene Zeit von der Zeit auf einen gegebenen Initial-Wert TMSTB, wenn der Wert des Flags f/prism/on sich von "0" auf "1" ändert, das heißt eine verstrichene Zeit nach dem das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 beginnt, gemäß dem von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD manipuliert zu werden, das heißt wenn das Steuer-/Regel-Verfahren zum Konvergieren des Ausgangs-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL begonnen hat ausgeführt zu werden, und aktiviert in SCHRITTd-11 den Zeitgeber-Zähler tm/stb. Der Zählwert des Zeitgeber-Zählers tm/stb wird mit einer konstanten Periode heruntergezählt (länger als die Periode der Steuer-/Regel-Zyklen von der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a). Der Initial-Wert TMSTB korrespondiert zu einer Periode, in welcher die Entscheidung über die Stabilität des Gleit-Modus-Steuer/Regel-Einheit 27 zu verhindern ist.
Nachdem in 6 der Wert des Flags f/prism/on gesetzt worden ist, bestimmt die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b in SCHRITTe den Wert des Flags f/prism/on. Wenn f/prism/on = 1 ist, dann liest die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b in SCHRITT f das von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 generierte letzte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD. Wenn f/prism/on = 0 ist, dann setzt die maschineseitige Steuer-/Regel-Einheit 7b in SCHRITTg das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD auf einen vorbestimmten Wert. Der als das Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu etablierende vorbestimmte Wert wird aus der Rotations-Geschwindigkeit NE und dem Einlass-Druck PB der Brennkraftmaschine 1 beispielsweise unter Verwendung einer vorbestimmten Charakteristik bestimmt. Insbesondere wenn sich die Maschine 1 in dem Mager-Betriebs--Modus befindet, ist das in SCHRITTg gesetzte Luft-Brennstoff--Verhältnis KCMD ein Luft-Brennstoff-Verhältnis in einem Mager-Bereich.
Bei der lokalen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 16 berechnet die PID-Steuer-/Regel-Vorrichtungen 22 in SCHRITTh jeweils Rückkopplungs-Korrektions-Koeffizienten #nKLAF, um basierend auf tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnissen #nA/F der jeweiligen Zylinder, welche von den Ausgaben KACT des LAF-Sensors 5 durch den Beobachtungs-Vorrichtung 21 geschätzt wurden, Variationen zwischen den Zylindern zu eliminieren.
Dann berechnet die allgemeine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 in SCHRITTi eine Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB.
In Abhängigkeit von den Betriebs-Bedingungen der Brennkraftmaschine 1 selektiert der Schalter 20 entweder die von der PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung 17 bestimmte Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF, oder die Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR, welche durch Dividieren der von der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 bestimmten Rückkopplungs-manipulierten Variable KSTR durch das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD (normalerweise selektiert der Schalter 20 die Rückkopplungs-manipulierte Variable kstr) bestimmt wird. Der Schalter 20 gibt dann die selektierte Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF oder kstr als einen Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB aus.
Beim Schalten des Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten KFB von der Rückkopplungs-manipulierten Variable KLAF von dem PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung 17 zu der Rückkopplungs-manipulierten Variable kstr der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18, bestimmt die Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 eine Rückkopplungs-manipulierte Variable KSTR in einer weise, um während der Zykluszeit des Schaltens den Korrektur-Koeffizient KFB auf dem vorhergehenden Korrektur-Koeffizient KFB (= KLAF) zu halten. Beim Schalten des Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten KFB von der Rückkopplungs-manipulierten Variable kstr von der Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 zu der Rückkopplungs-manipulierten Variable KLAF der PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung 17, berechnet die PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung 17 einen vorher gesetzten derzeitigen Korrektur-Koeffizient KLAF derart, dass die Rückkopplungs-manipulierte Variable KLAF, welche ihrerseits in der vorhergehenden Zyklus-Zeit bestimmt wurde, als der vorhergehende Korrektur-Koeffizient KFB (= kstr) betrachtet wird.
Nachdem der Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienz KFB berechnet worden ist, berechnet der Zweiter-Korrektur-Koeffizient-Berechner 10 in SCHRITTj einen zweiten Korrektur-Koeffizient KCMDM in Abhängigkeit von dem in SCHRITTf oder SCHRITTg bestimmten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD.
Dann multipliziert die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b die Basis-Brennstoff-Injektions-Menge Tim, welche wie oben beschrieben bestimmt wurde, mit dem ersten Korrektur-Koeffizient KTOTAL, dem zweiten Korrektur-Koeffizient KCMDM, dem Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB, und den Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizienten #nKLAF der jeweiligen Zylinder, wobei die Ausgabe der Brennstoff-Injektions-Mengen #nTout der jeweiligen Zylinder in SCHRITTk bestimmt wird. Die ausgegebenen Brennstoff-Injektions-Mengen #nTout werden dann in SCHRITTm bezüglich angesammelter Brennstoff-Partikel an den Einlass-Rohr-Wänden der Brennkraftmaschine 1 von dem Brennstoff-Ansammlungs-Korrigierer 23 korrigiert. Die korrigierten ausgegebenen Brennstoff-Injektions-Mengen #nTout werden in SCHRITTn auf die nicht-dargestellten Brennstoff-Injektionen der Brennkraftmaschine 1 angewendet.
In der Brennkraftmaschine 1 injizieren die Brennstoff-Injektoren Brennstoff in die jeweiligen Zylinder gemäß den jeweiligen ausgegebenen Brennstoff-Injektions-Mengen #nTout.
Die oben genannte Berechnung der Ausgaben der Brennstoff-Injektions-Mengen #nTout und der Brennstoff-Injektion der Brennkraftmaschine 1 werden in aufeinander folgenden Zyklus-Zeiten synchron mit der Kurbelwellen-Winkel-Periode der Brennkraftmaschine 1 zum Steuern/Regeln der Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 ausgeführt, um die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 (dem detektierten Luft-Brennstoff-Verhältnis) zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD konvergieren zu lassen. Während die Rückkopplungs-manipulierte Variable kstr von dem Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 als die Rückkopplungs-Korrektur-Koeffizient KFB verwendet wird, wird die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 5 schnell zu der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCDM konvergiert, mit hoher Stabilität gegen Umgebungs-Veränderungen, wie Veränderung der Betriebs-Bedingungen der Brennkraftmaschine 1 oder charakteristischer Veränderungen hiervon. Eine Antwort-Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 wird ebenfalls geeignet kompensiert.
Konkurrierend zu der oben genannten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulation der Brennkraftmaschine 1 führt der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a eine in 8 gezeigte Haupt-Routine in Steuer-/Regel-Zyklen von konstanter Periode aus.
Wie in 8 gezeigt, entscheidet der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 in SCHRITT1, ob sein eigenes Verarbeiten ("processing") (das Verarbeiten der Identifizier-Vorrichtung 25, der Schätz-Vorrichtung 26, der Gleit-Modus-Steuervorrichtung 27 und des Begrenzers 30) auszuführen ist oder nicht, und setzt einen Wert eines Flags f/prism/cal, welcher anzeigt, ob das Verarbeiten auszuführen ist oder nicht.
Wenn der Wert des Flags f/prism/cal "0" ist, bedeutet das, dass das Verarbeiten des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 nicht auszuführen ist, und wenn der Wert des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 nicht auszuführen ist, und wenn der Wert des Flags f/prism/cal "1" ist, bedeutet das, dass das Verarbeiten des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 auszuführen ist.
Die Entscheidungs-Unterroutine in SCHRITT1 wird im Detail in 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt, entscheidet der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 in SCHRITT1-1 beziehungsweise SCHRITT1-2, ob der O₂-Sensor 6 und der LAF-Sensor 5 aktiviert sind oder nicht. Wenn weder der O₂-Sensor 6 noch der LAF-Sensor 5 aktiviert sind, wird in SCHRITT1-6, da detektierte Daten des O₂-Sensors 6 und des LAF-Sensors 5 zum verwenden durch den Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 nicht genau genug sind, der Wert des Flags f/prism/cal auf "0" gesetzt. Dann wird zum Initialisieren der Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT7, wie später beschrieben, der Wert des Flags f/id/reset, welches anzeigt, ob die Identifizier-Vorrichtung 25 zu initialisieren ist oder nicht, auf "1" gesetzt. Wenn der Wert des Flags f/id/reset "1" ist, bedeutet das, dass die Identifizier-Vorrichtung 25 zu initialisieren ist, und wenn der Wert des Flags f/id/reset "0" ist, bedeutet das, dass die Identifizier-Vorrichtung 25 nicht zu initialisieren ist.
Der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 entscheidet in SCHRITT1-3, ob die Brennkraftmaschine 1 mit einer mageren Luft-Brennstoff-Mischung arbeitet oder nicht. Der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 entscheidet in SCHRITT1-4, ob die Zünd-Zeitgebung der Brennkraftmaschine 1 für ein frühes Aktivieren des katalytischen Konverters 3 unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 verzögert ist oder nicht. Wenn die Bedingungen dieser Schritte erfüllt sind, dann wird, da das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD, welches derart berechnet ist, dass es die Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergieren läßt, nicht für die Brennstoff-Steuerung/Regelung der Brennkraftmaschine 1 verwendet, der Wert des Flags f/prism/cal wird in SCHRITT1-6 auf "0" gesetzt, und der Wert des Flags f/id/reset wird auf "1" gesetzt, um die Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT1-7 zu initialisieren.
Wenn die Bedingungen von SCHRITT1-1, SCHRITT1-2 erfüllt sind, und die Bedingungen von SCHRITT1-3, SCHRITT1-4 nicht erfüllt sind, dann wird in SCHRITT1-5 der Wert des Flags f/prism/cal auf "1" gesetzt.
In 8 entscheidet in SCHRITT2 der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 nach der oben genannten Entscheidungs-Unterroutine, ob ein Verfahren des Identifizieren (Aktualisieren) der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a1, b1 mit der Identifizier-Vorrichtung 25 auszuführen ist oder nicht, und setzt einen Wert eines Flags f/id/cal, welcher anzeigt, ob das Verfahren des Identifizierens (Aktualisierens) der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a1, b1 auszuführen ist oder nicht.
In SCHRITT2 entscheidet der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28, ob das Drosselklappe-Ventil der Brennkraftmaschine 1 im Wesentlichen vollständig offen ist oder nicht, und ob das Zuführen von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 gestoppt wird oder nicht. Wenn eine der Bedingungen dieser Schritte erfüllt ist, wird, da es schwierig ist die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 geeignet zu identifizieren, der Wert des Flags f/id/cal auf "0" gesetzt. Wenn keine der Bedingungen dieser Schritte erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/id/cal auf "1" gesetzt, um die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 mit der Identifizier-Vorrichtung 25 zu identifizieren (zu aktualisieren).
Wiederum auf 8 Bezug nehmend, berechnet der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 in SCHRITT3 die letzten differenziellen Ausgaben kact(k) (= KACT – FLAF/BASE) VO2(k) (= VO2/AUSGABE – VO2/ZIEL) von den Subtraktoren 12 beziehungsweise 13. Insbesondere selektieren die Subtraktoren 12, 13 in SCHRITTa jüngste der in dem nicht-dargestellten Speicher, gezeigt in 6, eingelesenen und gespeicherten Zeit-Serien-Daten und berechnen die differenziellen Ausgaben kact(k), VO2(k). Der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE, welcher zum Berechnen der differenziellen Ausgabe kact(k) benötigt wird, ist von einer von der Referenz-Wert-Setze-Einheit 11, wie später beschrieben, rezentesten Art gesetzt. Die Daten der differenziellen Ausgaben kact(k), VO2 (k) sowie die Daten, welche hiervon in der Vergangenheit berechnet wurden, werden in einer Zeit-Serien-Weise in einem Speicher (nicht dargestellt) in der abgasseitigen Steuer-/Regel-Einheit 7a gespeichert.
Dann bestimmt in SCHRITT4 der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 den Wert des in SCHRITT1 gesetzten Flags f/prism/cal. Wenn der Wert des Flags f/prism/cal "0" ist, das heißt, wenn das Verarbeiten des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 nicht auszuführen ist, dann setzt in SCHRITT13 der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 zwangsweise das differenzielle Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zum Bestimmen des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD auf ein vorbestimmten Wert. Der vorbestimmte Wert kann ein fester Wert sein (beispielsweise "0") oder der Wert des in einem vorhergehenden Steuer-Zyklus bestimmten differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd. Nachdem das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd in SCHRITT13 auf den vorbestimmten Wert gesetzt ist, addiert der Addierer 31 das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE (das letzte von der Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 gesetzte) auf das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd, um hierdurch in SCHRITT11 ein Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd im derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus zu bestimmen. Dann führt in SCHRITT12 die Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 ein verfahren zum Setzen des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wertes FLAF/BASE aus, wie später beschrieben, wonach das Verarbeiten des derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus beendet ist. Wenn in SCHRITT4 der Wert des Flags f/prism/cal "1" ist, das heißt, wenn das Verarbeiten des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 auszuführen ist, bewirkt der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 das verarbeiten der Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5.
Die Verarbeiten-Unterroutine von SCHRITT5 wird im Detail in 10 gezeigt.
Der Indentifizierer 25 bestimmt in SCHRITT5-1 den Wert des in SCHRITT2 gesetzten Flags f/id/cal. Wenn der Wert des Flags f/id/cal "0" ist (das Drosselklappe-Ventil der Brennkraftmaschine 1 im Wesentlichen voll offen ist, oder die Brennstoff-Zufuhr der Brennkraftmaschine 1 im Begriff ist, unterbrochen zu werden), dann wird, da das Verfahren des Identifizierens des Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 mit der Identifizier-Vorrichtung 25 nicht ausgeführt wird, das Steuern/Regeln unmittelbar zu der in 8 gezeigten Hauptroutine zurückkehren.
Wenn der Wert des Flags f/id/cal "1" ist, dann bestimmt die Identifizier-Vorrichtung 25 den Wert des Flags f/id/reset, welcher in SCHRITT1 mit Bezug auf das Initialisieren der Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5-2 gesetzt ist. Wenn der Wert des Flags f/id/reset "1" ist, wird die Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5-3 initialisiert. Wenn die Identifizier-Vorrichtung 25 initialisiert wird, werden die identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut auf vorbestimmte Initial-Werte gesetzt (der identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten-Vektor Θ wird gemäß der Gleichung (4) initialisiert) und die Elemente der Matrix P (Diagonalmatrix) gemäß der Gleichung (9) werden auf vorbestimmte Initialwerte gesetzt. Der Wert des Flags f/id/reset wird auf "0" zurückgesetzt.
Dann berechnet die Identifizier-Vorrichtung 25 die identifizierte differenzielle Ausgabe VO2(k)Hut von dem Abgas-System-Modell (siehe Gleichung (3), welche ausgedrückt wird unter Verwendung der derzeitigen identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k-1) Hut, a2(k-1) Hut, b1 (k-1) Hut, gemäß der Gleichung (3) oder der hierzu äquivalenten Gleichung (6) unter Verwendung der vergangenen Daten VO2(k-1), VO2(k-2), kact(k-d-1) der differenziellen Ausgaben VO2, dem in jedem Steuer/Regel-Zyklus in SCHRITT, berechneten kact, und den identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k-1) Hut, a2 (k-1) Hut, b1(k-1) Hut in SCHRITT5-4.
Die Identifizier-Vorrichtung 25 berechnet dann in SCHRITT5-5 den Vektor Kθ(k) zum Bestimmen der gemäß der Gleichung (9) zu verwendenden neuen identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut. Danach berechnet die Identifizier-Vorrichtung 25 den identifizierten Fehler id/e, das heißt die Differenz zwischen der identifizierten differenziellen Ausgabe VO2 Hut des O2-Sensors 6 in dem Abgas-System-Modell und der tatsächlichen differenziellen Ausgabe VO2 (siehe die Gleichung (7)) in SCHRITT5-6.
Der in SCHRITT5-6 erhaltene identifizierte Fehler id/e, kann im Wesentlichen gemäß der Gleichung (7) berechnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform allerdings wird ein Wert (= VO2 – VO2 Hut) gemäß der Gleichungen (7) aus der in jedem Steuer/Regel-Zyklus in SCHRITT3 gewonnenen differenziellen Ausgabe VO2 (siehe 8) und die identifizierte differenzielle Ausgabe VO2 Hut, welche in jenem Steuer/Regel-Zyklus in SCHRITT5-4 berechnet wird, wird mit Tiefpass-Charakteristik gefiltert, um den identifizierten Fehler id/e zu berechnen.
Da dies so ist, weil das Objekt-Abgas-System E, welches den katalytischen Konverter 3 enthält, im Allgemeinen Tiefpass-Charakteristik aufweist, ist es bevorzugt, dem Tief-Frequenz-Verhalten des Objekt-Abgas-Systems E bei geeignetem Identifzieren der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 des Abgas-System-Modells Bedeutung beizumessen.
Die differenzielle Ausgabe VO2 und die identifizierte differenziellen Ausgabe VO2 Hut können mit den gleichen Tiefpass-Charakteristiken gefiltert werden. Beispielsweise kann, nachdem die differenzielle Ausgabe VO2 und die identifizierte differenzielle Ausgabe VO2 Hut separat gefiltert worden sind, die Gleichung (7) berechnet werden, um den identifizierten Fehler id/e zu bestimmen. Die oben genannte Filterung wird beispielsweise durch ein Bewegender-Mittelwert-Verfahren ausgeführt, welches ein digitales Filterungs-Verfahren ist.
Nachdem die Identifizier-Vorrichtung 25 den identifizierten Fehler id/e berechnet hat, berechnet die Identifizier-Vorrichtung 25 gemäß der Gleichung (8) in SCHRITT5-7 einen neuen identifizierten Verstärkungs-Koeffizient-Vektor Θ(k) das heißt neue identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut, b1(k)Hut unter Verwendung des in SCHRITT5-5 berechneten identifizierten Fehlers id/e und Kθ.
Nach Berechnen des neuen identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut, b1(k)Hut begrenzt die Identifizier-Vorrichtung 25 ferner die Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut (Elemente des identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten-Vektor θ), werden begrenzt, um vorbestimmte Bedingungen zu genügen, SCHRITT5-8 in.
Die vorbestimmten Bedingungen zum Begrenzen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut enthalten eine Bedingung (im Folgenden als eine "erste Begrenzungsbedingung" bezeichnet) zum Begrenzen von Kombinationen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut in Bezug auf eine vorbestimmte Kombination, und eine Bedingung (im Folgenden als eine "zweite Begrenzungsbedingung" bezeichnet) zum Begrenzen der Werte des identifizierten Verstärkungs-Koeffizient b1 Hut. Vor dem Beschreiben der ersten und zweiten Begrenzungs-Bedingung und der speziellen Verfahrens-Details von SCHRITT5-8, werden die Gründe für das Begrenzen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut, unten beschrieben. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass, wenn die Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut nicht speziell begrenzt sind, während das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 stabil zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL gesteuert/geregelt wird, sich eine Situation entwickelt, in welcher das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, welches von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 bestimmt wird, und das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD sich mit der Zeit kontinuierlich verändern, und eine Situation, in welcher das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd mit der Zeit mit einer hohen Frequenz oszillieren. Keine dieser Situationen bewirkt ein Problem zum Steuern/Regeln der Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL. Allerdings ist die Situation, in welcher das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD mit der Zeit mit einer hohen Frequenz oszilliert, zum reibungslosen Betreiben der Brennkraftmaschine 1 nicht bevorzugt. Eine Studie des oben genannten Phänomens von den Erfindern hat gezeigt, dass die Frage, ob das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD kontinuierlich variieren oder mit einer hohen Frequenz oszillieren von den Kombinationen der Werte der von der Identifizier-Vorrichtung 25 identifizierten identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut und dem wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizient b1 Hut beeinflusst ist.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste und zweite Begrenzungs-Bedingung geeignet etabliert und die Kombination der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut und der Wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1 Hut geeignet begrenzt, um die Situation zu eliminieren, in welcher das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD mit einer hohen Frequenz oszilliert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die erste und zweite Begrenzungs-Bedingung wie folgt etabliert.
Mit Bezug auf die erste Begrenzungsbedingung zum Begrenzen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, zeigt die Studie der Erfinder an, dass das Erreichen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl und des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD in engem Bezug steht zu der Kombination der Koeffizient-Werte α1, α2 in den Gleichungen (12) bis (14), welche von den Werten der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2 festgelegt werden, das heißt den Koeffizienten-Werten α1, α2, welche von der Schätz-Vorrichtung 26 verwendet werden, um die geschätzte differenziellen Ausgabe VO2(k + d) quer zu bestimmen (die Koeffizienten-Werte α1, α2 sind das Erste-Zeile-Erste-Spalte-Element und das Erste-Zeile-Zweite-Spalte-Element der Matrix a^d, welche eine Potenz der Matrix A ist, definiert von Gleichung (12).
Insbesondere wird, wie in 11 gezeigt, wenn eine Koordinatenebene, deren Koordinatenkomponenten durch die Koeffizienten-Werte α1, α2 repräsentiert werden, etabliert wird, wenn ein Punkt auf der Koordinatenebene, welcher durch eine Kombination der Koeffizienten-Werte α1, α2 bestimmt ist, in einem Fenster-Bereich ("hatched range") liegt, welcher durch ein Dreieck Q₁, Q₂, Q₃ umgrenzt wird (inklusive der Grenzen), und im Folgenden als ein "Schätz-Koeffizienten-Stabil-Bereich" bezeichnet wird, dann tendieren das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD dazu, glatt ("smooth") zu sein.
Daher sollten die Kombinationen der von der Identifizier-Vorrichtung 25 identifizierten Werte der Verstärkungs- Koeffizienten a1, a2 das heißt die Kombinationen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut derart begrenzt werden, dass der Punkt auf der in 11 gezeigten Koordinaten-Ebene, welcher zu der Kombination der Koeffizienten-Werte α1, α2 korrespondiert, welche durch die Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, oder die Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut bestimmt werden, innerhalb des geschätzten Koeffizienten-Stabil-Bereichs liegen.
In 11 ist ein dreieckiger Bereich Q₁, Q₄, Q₃ der Koordinatenebene, welcher den geschätzten Koeffizienten-stabil-Bereich enthält, ein Bereich, welcher Kombinationen der Koeffizientenwerte α1, α2 bestimmt, welche ein gemäß der folgenden Gleichung (40) definiertes System stabil werden lassen, das heißt ein durch eine Gleichung ähnlich zu der Gleichung (12) definiertes System, mit der Ausnahme, dass VO2 (k), VO2(k-1) an der rechten Seite der Gleichung (12) jeweils ersetzt wird mit VO2(k) quer, VO2(k-1) quer (VO2(k) quer, VO2 (k-1) quer bedeuten jeweils eine in jedem Steuer/Regel-Zyklus von der Schätz-Vorrichtung 26 bestimmte geschätzte differenzielle Ausgabe und eine in einem vorhergehenden Zyklus der Schätz-Vorrichtung 26 bestimmte geschätzte differenzielle Ausgabe).
Die Bedingung, damit das gemäß der Gleichung (40) definierte System stabil ist, ist dass ein Pol des Systems, welcher durch die folgende Gleichung (41) gegeben ist, in einem Einheits-Kreis der komplexen Ebene existiert:
Pol des Systems gemäß der Gleichung (40)
Der in 11 gezeigte dreieckige Bereich Q₁, Q₄, Q₃ ist ein Bereich zum Bestimmen der Kombination der Koeffizienten-Werte α1, α2, welche die oben genannte Bedingung erfüllen. Daher ist der geschätzte Koeffizient-Stabil-Bereich ein Bereich, welcher für solche Kombinationen Indikativ ist, bei welchen α1 > 0 ist, von den Kombinationen der Koeffizienten-Werte α1, α2, welche das von der Gleichung (40) definierte System stabil machen.
Da die Koeffizienten-Werte α1, α2 von einer Kombination der Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2 bestimmt werden, wird eine Kombination der Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2 von einer Kombination der Koeffizienten-Werte α1, α2 bestimmt. Daher kann der in 11 gezeigte geschätzte Koeffizient-Stabil-Bereich, welcher bevorzugterweise Kombinationen der Koeffizienten-Werte α1, α2 bestimmt, in einen in 12 gezeigten Bereich auf der Koordinaten-Ebene konvertiert werden, dessen Koordinaten-Komponenten durch die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2 wiedergegeben werden. Insbesondere wird der in 11 gezeigte geschätzte Koeffizient-Stabil-Bereich in einen Bereich konvertiert, welcher von den imaginären Linien in 12 eingeschlossen wird, welches ein im Wesentlichen dreieckiger Bereich auf der in 12 gezeigten Koordinatenebene ist, welcher eine gewellte Unterseite aufweist, und im Folgenden als ein "Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich" bezeichnet wird. Anders ausgedrückt, wenn ein Punkt auf der in 12 gezeigten Koordinatenebene, welcher von einer Kombination der Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2 bestimmt wird, in dem Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich liegt, liegt ein Punkt der in 11 gezeigten Koordinatenebene, welcher zu der Kombination der Koeffizienten-Werte α1, α2 korrespondiert, welche durch diese Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2 bestimmt sind, in dem geschätzten Koeffizient-Stabil-Bereich.
Konsequenter Weise sollten die erste Begrenzungsbedingung zum Begrenzen der Werte der von der Identifizier-Vorrichtung 25 bestimmten identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut bevorzugter Weise im Wesentlichen derart etabliert sein, dass ein Punkt auf der in 12 gezeigten Koordinatenebene, welcher von diesen Werten der identifizierte-Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, bestimmt wird, in dem Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich liegt.
Da allerdings eine Grenze (untere Seite) des von den imaginären Linien in 12 angezeigten Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereichs von einer komplexen welligen Form ist, neigt ein praktischer Vorgang zum Begrenzen des Punktes der in 12 gezeigten Koordinatenebene, welcher von den Werten der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, bestimmt wird, dazu, komplex zu sein.
Aus diesem Grund wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich im Wesentlichen durch einen viereckigen Bereich Q₅Q₆Q₇Q₈ angenähert, welcher von den durchgezogenen Linien in 12 umschlossen wird, welcher gerade Grenzen aufweist und im Folgenden als ein "Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich" bezeichnet wird. Wie in 12 gezeigt, ist der Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich ein von der polygonalen Linie (welche die Liniensegmente Q₅Q₆ und Q₅Q₈ enthält) ausgedrückt durch eine funktionalen Ausdruck |a1| + a2 = 1 umschlossener Bereich, eine gerade Linie (enthaltend eine Linien-Segement Q₆Q₇) ausgedrückt durch eine konstantwertige Funktional-Ausdruck a1 = A1L (A1L: konstant) und eine gerade Linie (enthaltend ein Linien-Segment Q₇Q₈) ausgedrückt durch ein konstant-wertiges Funktional-Ausdruck a2 = A2L (A2L: konstant). Die erste Begrenzungs-Bedingung zum Begrenzen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, wird derart etabliert, dass der Punkt auf der in 5 gezeigten Koordinaten-Ebene, welcher von diesen Werten der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut bestimmt wird, in der Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich liegt. Obwohl ein Teil der Unterseite des Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereiches von den Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich abweicht, wurde experimentell verifiziert, dass die von der Identifizier-Vorrichtung 25 festgelegte Identifizierende-Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut nicht tatsächlich in den Abweichungsbereich fallen. Daher wird der Abweichungsbereich kein praktisches Problem bilden.
Der oben genannte Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich wird allein aus illustrativen Zwecken angegeben und kann gleich dem Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich sein, oder diesen im Wesentlichen approximieren, oder kann von irgendeiner Form sein, soweit die meißten oder alle der Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich zu dem Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich gehört. Daher kann der Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich in verschiedenen Variationen etabliert werden, mit Blick auf die Leichtigkeit des Begrenzens der Werte der identifizierenden Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, und auf die praktischen Steuerbarkeit/Regelbarkeit.
Während beispielsweise in der dargestellten Ausführungsform die Grenze eines oberen Abschnitts des Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereichs von dem Funktional-Ausdruck |a1| + a2 = 1 begrenzt ist, sind Kombinationen der Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, welche diese Funktional-Ausdruck erfüllen, Kombination von theoretisch-stabilen Grenzen, bei welchen ein durch die Gleichung (41) definierter Pol des Systems auf einem Einheitskreis der komplexen Ebene existiert. Daher kann für eine höhere Steuer-/Regel-Stabilität der obere Abschnitt der Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich durch ein Funktional-Ausdruck |a1| + a2 = r festgelegt werden (r ist ein Wert etwas größer als "1", entsprechend den stabilen Grenzen, beispielsweise 0,99).
Der in 12 gezeigte, oben genannte Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich als eine Basis für den Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich wird allein zu illustrativen Zwecken angegeben. Der Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich, welcher zu dem in 11 gezeigten geschätzten Koeffizienten-Stabil-Bereich korrespondiert, wird durch die Totzeit d beeinflusst (genauer sein gesetzter Wert) und seine Form variiert in Abhängigkeit von der Totzeit d, wie von der Definition der Koeffizienten-Werte α1, α2 gesehen werden kann (siehe Gleichung (12)). Unabhängig von der Form des Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereiches kann der Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich, wie oben beschrieben, in einer Weise etabliert werden, dass er zu der Form des Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereiches passt.
In der derzeitigen Ausführungsform wird die zweite begrenzende Bedingung zum Begrenzen der Werte des durch die Identifizier-Vorrichtung 25 identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1, das heißt der Wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1 Hut wird wie folgt etabliert.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Situation, in welcher die Zeit-abhängige Änderung des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD mit einer hohen Frequenz oszilliert, dazu neigt, auch dann aufzutreten, wenn der Wert des identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1 Hut besonders klein oder groß ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein oberer Grenz-Wert B1H und ein unterer Grenz-Wert B1L (B1H > B1L > 0) für den identifizierten b1 Hut durch Versuche oder Simulation im Voraus bestimmt. Dann wird die zweite Begrenzungs-Bedingung derart etabliert, dass der identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten b1 Hut gleich ist oder kleiner als der obere Grenz-Wert B1H und gleich ist oder größer als der untere Grenz-Wert B1L (B1L ≤ b1 Hut ≤ B1H).
Ein Verfahren zum Begrenzen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut gemäß der ersten und zweiten Begrenzungsbedingung wird durch SCHRITT5-8 wie folgt ausgeführt:
Wie in 13 gezeigt, begrenzt der Begrenzer 25 Kombinationen der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, welche in dem in 10 gezeigten SCHRITT5-7 bestimmt wurden, gemäß der ersten Begrenzungs-Bedingung in SCHRITT5-8-1 bis SCHRITT5-8-8.
Insbesondere entscheidet die Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5-8-1, ob der in SCHRITT5-7 bestimmte Wert des identifizierten a2(k)Hut gleich oder größer ist als ein unterer Grenz-Wert A2L oder nicht, wenn der Verstärkungs-Koeffizient a2 in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich liegt (siehe 12).
Wenn der Wert der identifizierenden Koeffizienten a2(k) kleiner ist als A2L, dann wird, da ein durch (a1(k)Hut, a2(k) Hut) ausgedrückter Punkt auf der in 12 gezeigten Koordinatenebene, welche durch die Kombination der Werte der identifizierenden Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k) Hut bestimmt werden, nicht in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich liegt, der Wert von a2(k)Hut in SCHRITT5-8-2 zwangsweise zu dem unteren Grenz-Wert A2L geändert. Daher wird der Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut) auf der in 12 gezeigten Koordinatenebene durch einen Punkt in einem Bereich auf oder oberhalb einer geraden Linie, das heißt der geraden Linie, welche das Liniensegment Q₇Q₈ enthält, ausgedrückt durch wenigstens a2 = A2L, begrenzt.
Dann entscheidet die Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5-8-3, ob der in SCHRITT5-7 bestimmte Wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut gleich ist oder größer als ein unterer Grenz-Wert A1L (siehe 12) für den Verstärkungs-Koeffizienten a1 im Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich oder nicht, und entscheidet dann in SCHRITT5-8-5, ob der Wert des identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut gleich ist oder kleiner als ein unterer Grenzwert A1H (siehe 12) für Verstärkungs-Koeffizienten a1 in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich oder nicht.
Der obere Grenz-Wert A1H für den Verstärkungs-Koeffizienten a1 in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich wird repräsentiert durch A1H = 1 – A2L, da er eine a1-Koordinate des Punkts Q₈ ist, wo sich die Polygonal-Linie |a1|+a2=1 (a1>0) und die gerade Linie a2 = A2L einander schneiden, wie in 12 gezeigt.
Wenn der Wert des identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut kleiner ist als der untere Grenz-Wert A1L oder größer ist als der obere Grenz-Wert A1H, dann wird, da der Punkt (a1 (k) Hut, a2 (k) Hut) auf der in 12 gezeigten Koordinatenebene nicht in dem Identifizierende-Koeffizienten- Begrenzungs-Bereich liegt, der Wert von a1(k)Hut zwangsweise in den unteren Grenz-Wert A1L oder den oberen Grenz-Wert A1H in SCHRITT5-8-4, SCHRITT5-8-6 geändert.
Daher wird der Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut) auf der in 12 gezeigten Koordinatenebene auf einen Bereich auf und zwischen einer geraden Linie begrenzt, das heißt die gerade Linie, welche das Linien-Segment Q₆Q₇, enthält, ausgedrückt durch a1 = A1L, und eine gerade Linie, das heißt die gerade Linie, welche durch den Punkt Q₈ verläuft und senkrecht zu der a1-Achse verläuft, ausgedrückt durch a1 = A1H.
Das Verarbeiten in SCHRITT5-8-3 und SCHRITT5-8-4 und das Verarbeiten in SCHRITT5-8-5 und SCHRITT5-8-6 können getauscht werden. Das Verarbeiten in SCHRITT5-8-1 und SCHRITT5-8-2 kann nach der Verarbeitung in SCHRITT5-8-3 bis SCHRITT5-8-6 ausgeführt werden.
Dann entscheidet die Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5-8-7, ob die derzeitigen Werte von a1(k)Hut, a2(k)Hut nach SCHRITT5-8-1 bis SCHRITT5-8-6 die Ungleichung |a1| + a2 ≤ 1 erfüllen oder nicht, das heißt ob der Punkt (a1(k)Hut, a2(k) Hut) auf oder unterhalb oder auf oder oberhalb der Polygonal-Linie positioniert ist (inklusive Linien-Elementen Q₅Q₆ und Q₅Q₈), welche durch den Funktional-Ausdruck |a1| + a2 = 1 ausgedrückt wird.
Wenn |a1| + a2 ≤ 1, dann existiert der von den Werten von a1 (k)Hut, a2(k)Hut gemäß SCHRITT5-8-1 bis SCHRITT5-8-6 bestimmte Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut) in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich (inklusive seiner Grenzen).
Wenn |a1| + a2 > 1, dann wird in SCHRITT5-8-8, da der Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut) nach oben von dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich abweicht, der Wert des a2(k) Hut zwangsweise auf den Wert (1 – |a1(k)Hut|) geändert, in Abhängigkeit von dem Wert von a1(k)Hut. Anders ausgedrückt, während der Wert von a1(k)Hut ungeändert gehalten wird, wird der Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut) auf einer Polygonal-Linie bewegt, welche durch den Funktional-Ausdruck |a1| + a2 = 1 ausgedrückt wird, das heißt auf dem Linien-Segment Q₅Q₆ oder dem Linien-Segment Q₅Q₈, welches eine Grenze des Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereiches ist.
Durch die oben genannte Verarbeitung in SCHRITT5-8-1 bis 5-8-8 werden die werte der identifizierenden Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut derart begrenzt, dass der hierdurch bestimmte Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut) in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich verbleibt. Wenn der Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut), welcher zu den in SCHRITT5-7 bestimmten Werten des identifizierenden Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut korrespondiert, in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich existiert, dann werden diese Werte des identifizierenden Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut beibehalten.
Der Wert des identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k) Hut wird bezüglich des primären autoregressiven Terms des diskrete-System-Modell nicht zwangsweise geändert, insofern als der Wert zwischen dem unteren Grenz-Wert A1L und dem oberen Grenz-Wert A1H des Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereiches verbleibt. Wenn a1(k)Hut < A1L oder a1 (k)Hut > A1H, dann wird, da der Wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut zwangsweise auf den unteren Grenz-Wert A1L, welcher ein Minimal-Wert ist, welchen der Verstärkungs-Koeffizient a1 in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich annehmen kann, oder den oberen Grenz-Wert A1H, welcher ein Maximal-Wert ist, welchen der Verstärkungs-Koeffizient a1 in dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich annehmen kann, geändert wird, ist der Wechsel des Werts des identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut minimal. Anders ausgedrückt, wenn der Punkt (a1(k)Hut, a2(k)Hut), welcher zu den in SCHRITT5-7 bestimmten Werten der identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut korrespondiert, von dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich abweicht, dann wird der zwangsweise Wechsel des Werts des identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut bei einem Minimum gehalten.
Nach Begrenzen der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut begrenzt die Identifizier-Vorrichtung 25 die identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1(k)Hut gemäß der zweiten Begrenzungs-Bedingung in SCHRITT5-8-9 bis SCHRITT5-8-12.
Insbesondere entscheidet die Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5-8-9, ob der in SCHRITT5-7 bestimmte Wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1(k)Hut gleich ist oder größer als der untere Grenz-Wert B1L oder nicht. Wenn der untere Grenz-Wert B1L größer ist als der Wert der identifizierten Koeffizienten b1(k)Hut, wird der Wert von b1 (k)Hut in SCHRITT5-8-10 zwangsweise auf den unteren Grenz-Wert B1L geändert.
Die Identifizier-Vorrichtung 25 entscheidet in SCHRITT5-8-11, ob der Wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1 (k)Hut gleich ist oder kleiner als der obere Grenz-Wert B1H oder nicht. Wenn der obere Grenz-Wert B1H kleiner ist als der Wert der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1(k)Hut, wird in SCHRITT5-8-12 der Wert von b1(k)Hut zwangsweise zu dem unteren Grenz-Wert B1H geändert.
Wenn B1L ≤ b1(k)Hut ≤ B1H, dann wird der Wert der identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten b1(k)Hut beibehalten, wie er ist.
Durch die oben genannten Verarbeitung in SCHRITT5-8-9 bis 5-8-12 wird der Wert des identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten b1(k)Hut auf einen Bereich zwischen dem unteren Grenz-Wert B1L und dem oberen Grenz-Wert B1H begrenzt.
Wenn die Identifizier-Vorrichtung 25 die Kombination der Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k) Hut und den identifizierten Verstärkungs-Koeffizient b1(k)Hut begrenzt hat, kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 10 gezeigten Sequenz zurück.
Die im in 10 gezeigten SCHRITT5-7 zum Bestimmen der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut, b1(k)Hut verwendeten vorhergehenden Werte a1(k-1) hat, a2(k-1) hat, b1(k-1) hat der identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten sind die gemäß der ersten und zweiten Begrenzungs-Bedingung in SCHRITT5-8 in dem vorhergehenden Steuer/Regel-Zyklus begrenzten Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten.
Nach dem Begrenzen der identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1(k)Hut, a2(k)Hut, b1(k)Hut, wie oben beschrieben, aktualisiert die Identifizier-Vorrichtung 25 die Matrix P(k) gemäß der Gleichung (10) zum Verarbeiten des nächsten Steuer/Regel-Zyklus in SCHRITT5-9, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Hauptroutine zurückkehrt.
Die Verarbeitungs-Unterroutine von SCHRITT5 für die Identifizier-Vorrichtung 25 wurde oben beschrieben.
Nachdem das Verarbeiten der Identifizier-Vorrichtungs 25 ausgeführt worden ist, bestimmt der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 in SCHRITT6 in 8 die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1.
Wenn in SCHRITT6 der Wert des in SCHRITT2 gesetzten Flags f/id/cal, "1" ist, das heißt, wenn die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 von der Identifizier-Vorrichtung 25 identifiziert worden sind, dann werden die Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 auf die von der Identifizier-Vorrichtung 25 in SCHRITT5 bestimmten identifizierte Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut gesetzt (begrenzt in SCHRITT5-8). Wenn der Wert des Flags f/id/cal "0" ist, das heißt wenn die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 nicht von der Identifizier-Vorrichtung 25 identifiziert worden sind, dann werden die Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 auf vorbestimmte Werte gesetzt.
Dann bewirkt der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 eine Verarbeitungs-Vorgang der Schätz-Vorrichtung 26, das heißt berechnet in SCHRITT7 der in 8 gezeigten Hauptroutine die geschätzten differenzielle Ausgabe VO2 quer.
Die Berechnungs-Unterroutine von SCHRITT7 ist im Detail in 14 gezeigt. Wie in 14 gezeigt, berechnet die Schätz-Vorrichtung 26 die in der Gleichung (13) zu verwendenden Koeffizienten α1, α2, βj (j = 1-d) unter Verwendung der in SCHRITT6 bestimmten Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 (diese Werte sind im Wesentlichen die identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut, welche in dem gezeigten SCHRITT5-8 in 10 begrenzt worden sind) gemäß der die Gleichung (12) begleitenden Definition, in SCHRITT7-1.
Dann berechnet in SCHRITT7-2 die Schätz-Vorrichtung 26 die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d) quer (geschätzter Wert der differenziellen Ausgabe VO2 nach der totalen Totzeit d von der Zeit der vorliegenden Steuer/Regel-Zyklus) gemäß der Gleichung (13), unter Verwendung der Zeit-Serien-Daten VO2(k), VO2(k-1) von vor dem derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus, der in jedem in SCHRITT3 in 8 gezeigten Steuer/Regel-Zyklus berechneten differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors, der Zeit-Serien-Daten kact(k – j) (j = 0-d1) von vor dem derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus, der differenziellen Ausgabe kact des LAF-Sensors 5, der Zeit-Serien-Daten kcmd(k – j) (normalerweise gilt kcmd(k – j) = usl(k – j) (j = 1-d2-1), von vor dem vorhergehenden Steuer/Regel-Zyklus des differenziellen Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd(= das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, wie begrenzt), welches, wie später beschrieben, in jedem Steuer/Regel-Zyklus des Begrenzers 30 bestimmt wird, und der wie oben beschrieben berechneten Koeffizienten α1, α2, βj.
Unter Rückbezug auf 8 berechnet der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 in SCHRITT8 mit dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 dann das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl.
Die Berechnungs-Unterroutine von SCHRITT8 wird im Detail in 15 gezeigt.
Wie in 15 gezeigt, berechnet die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in SCHRITT8-1 einen Wert σ (k+t) quer (korrespondierend zu einem geschätzten Wert, nach der Totzeit d, der gemäß der Gleichung (15) definierten Schalt-Funktion σ), nach der totalen Totzeit d des vorliegenden Steuer/Regel-Zyklus der gemäß der Gleichung (25) definierten Schalt-Funktion σ quer, unter Verwendung der Zeit-Serien-Daten VO2(k + d) quer, VO2(k + d-1) quer (derzeitige und vorangegangene Werte der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer) der von der Schätz-Vorrichtung 26 in SCHRITT7 geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer.
Wenn die Schalt-Funktion σ quer übermäßig groß ist, dann wird der Wert der Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch, welcher in Abhängigkeit von dem Wert der Schalt-Funktion σ quer bestimmt ist, übermäßig groß, was die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp veranlasst, sich abrupt zu ändern. Daher tendieren das von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 bestimmte bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD dazu, instabil zu werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert der Schaltfunktion σ quer so gesetzt, dass er in einen vorbestimmten Bereich fällt, und wenn der Wert des gemäß Gleichung (25) bestimmten σ quer eine Obergrenze oder Untergrenze des vorbestimmten Bereichs überschreitet, wird der Wert von σ quer zwangsweise auf die Obergrenze oder Untergrenze des vorbestimmten Bereichs gesetzt.
Dann sammelt in SCHRITT8-2 die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in jeweiligen Steuer-/Regel-Zyklen berechnete Werte der Schaltfunktion σ quer (genauer Werte, welche erzeugt werden, wenn der Wert von σ quer mit der Periode multipliziert werden (konstante Periode) der Steuer-/Regel-Zyklen der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a), das heißt addiert einen Wert des in dem derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus berechneten σ quer zu der in dem vorhergehenden Steuer/Regel-Zyklus bestimmten Summe, wodurch ein integrierter Wert von dem σ quer berechnet wird (welcher zu dem Term auf der rechten Ende der Gleichung (27) korrespondiert).
Um den in Abhängigkeit von den integrierten Wert des σ quer bestimmten Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp zu schützen, wird der integrierte Wert von σ quer so gesetzt, dass er in einen vorbestimmten Bereich fällt, wie bei SCHRITT8-1. Insbesondere, wenn der integrierte Wert von σ quer eine Obergrenze oder Untergrenze des vorbestimmten Bereichs übersteigt, wird der integrierte Wert von σ quer auf die Obergrenze oder Untergrenze begrenzt.
Dann berechnet in SCHRITT8-3 die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 die äquivalente Steuer/Regel-Eingabe ueq, die Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch und das adaptive-Steuer/Regel-Gesetz uadp gemäß der jeweiligen Gleichungen (24), (26), (27), unter Verwendung der Zeit-Serien-Daten VO2 (k + d) quer, VO2(k + d-1) quer der von der Schätz-Vorrichtung 26 in SCHRITT7 bestimmten geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer, des Werts σ(k + d) quer der Schalt-Funktion und seinem integrierten Wert, welche in SCHRITT8-1 beziehungsweise 8-2 bestimmt werden, dem in SCHRITT6 bestimmten Verstärkungs-Koeffizienten a1, a1, b1 (welche im Wesentlichen die in dem in 10 gezeigten SCHRITT5-8 begrenzten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut sind).
Die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 addiert dann in SCHRITT8-4 die äquivalente-Steuer/Regel-Eingabe ueq, die Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch, und das in SCHRITT8-3 bestimmte adaptive Steuer/Regel-Gesetz uadp, um eine Eingabe zu berechnen, welche an das Objekt-Abgas-System E angelegt wird, um das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren.
Das Verarbeitens-Vorgang der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in SCHRITT8 wurde oben beschrieben.
In 8 führt der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 einen Verfahren mit dem Begrenzer 30 aus. Vor dem Begrenzen des von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 berechneten bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl bestimmt der Begrenzer 30 die Stabilität des Zustand des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE von dem O₂-Sensors 6 (den Ausgabe-Zustand des Objekt-Abgas-Systems, im Folgenden als ein "SLD-Steuer/Regel-Zustand" bezeichnet), welches gemäß dem von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in SCHRITT9 ausgeführten adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren gesteuert/geregelt wird.
Ein Verfahren zum Bestimmen der Stabilität wird kurz beschrieben, bevor die Details des Verfahrens zum Bestimmen der Stabilität genauer beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird in jedem Steuer/Regel-Zyklus der abgasseitigen Steuer-Regel-Einheit 7a die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 eine Differenz Δσ quer (korrespondierend zu einer Rate von Veränderung des Werts der Schalt-Funktion σ quer) zwischen dem vorgesetzten Wert σ(k + d) quer der in SCHRITT8-1 berechneten Schalt-Funktion σ quer und einem vorhergehenden wert σ(k + d-1) quer davon in einem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus und das Produkt σ(k + d) quer·Δ σ quer der Schalt-Funktion σ quer und der vorgenannten Werts σ(k + d) quer als ein Basis-Parameter zum Bestimmen der Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes verwendet (das Produkt σ(k + d) quer·Δ σ quer wird im Folgenden als ein "Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameter Pstb" bezeichnet).
Der Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameter Pstb (=σ (k + d) quer·Δ σ quer) korrespondiert zu der zeitlich abgeleiteten Funktion einer Lyapunov-Funktion σ quer²/2 bezüglich der Schalt-Funktion σ quer. Der Zustand, in welchem Pstb ≤ 0 ist, ist im Wesentlichen ein Zustand, in welchem der Wert der Schalt-Funktion σ quer konvergiert ist zu oder konvergierend ist zu "0" (der Zustands-Wert, welcher die Zeit- Serien-Daten VO2(k + d) quer, VO2(k+d-1) quer der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer umfasst, wird konvergiert oder ist konvergierend zu der Hyperebene σ quer = 0). Der Zustand, in welchem Pstb > 0, ist im Wesentlichen ein Zustand, in welchem der Wert der Schalt-Funktion σ quer sich von "0" entfernt (die Zustands-Größe, welche die Zeit-Serien-Daten VO2 (k + d) quer, VO2(k + d-1) quer der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer umfasst, entfernt sich von der Hyperebene σ quer = 0).
Daher ist es möglich, basierend darauf, ob der Wert des Stabilität-Bestimmungs-Basis-Parameter Pstb gleich ist oder kleiner als "0" oder nicht, zu bestimmen, ob der SLD-Steuer/Regel-Zustand stabil ist oder nicht.
Wenn allerdings die Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes alleine durch Vergleichen des Werts der Stabilität-bestimmende-Basis-Paramaters Pstb mit "0" bestimmt wird, wird jedes in dem Wert von σ quer enthaltende leichte Rauschen das ermittelte Stabilitäts-Resultat beeinflussen. Wenn das ermittelte Resultat der Stabilität basierend auf dem Wert der Stabilität-Bestimmungs-Basis-Parameters Pstb in jedem Steuer/Regel-Zyklus ermittelt wird, tendiert darüber hinaus das ermittelte Resultat dazu, sich häufig zu ändern.
In dieser Ausführungsform wird in jedem Steuer/Regel-Zyklus der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a temporär ermittelt, ob der SLD-Steuer/Regel-Zustand stabil ist oder nicht, basierend darauf, ob oder nicht der Wert der Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameters Pstb gleich ist oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ε, welcher ein positiver Wert etwas größer als "0" ist. Über eine vorbestimmte Periode, welche länger ist als die Steuer-/Regel-Zyklen der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a wird darüber hinaus die Frequenz cnt/judst temporär gemessen, bei welcher der SLD-Steuer/Regel- Zustand als temporär instabil bestimmt wird, basierend auf dem Wert des Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameters Pstb (genauer gesagt wird die Anzahl der Steuer-/Regel-Zyklen gemessen, über welche in der vorbestimmten Periode Pstb > ε gilt, im Folgenden als eine "Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst" bezeichnet). Ob der SLD-Steuer/Regel-Zyklus stabil ist oder nicht, wird durch Vergleichen der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst mit vorbestimmten Schwellen bestimmt.
In der derzeitigen Ausführungsform enthalten die vorbestimmten Schwellen, mit welchen die Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst verglichen wird, eine ersten Schwelle SSTB1 und eine zweite Schwelle SSTB2 (SSTB1 < SSTB2). Wenn die Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst gleich oder kleiner ist als die erste Schwelle SSTB1 (cnt/judst ≤ SSTB1), dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand als stabil bestimmt. Wenn cnt/judst > SSTB1, dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand als instabil bestimmt. Wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand als instabil bestimmt wird (cnt/judst > SSTB1), dann wird, wenn die Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst gleich oder kleiner als die zweite Schwelle SSTB2 (cnt/judst ≤ SSTB2) ist, das Niveau der Instabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes als niedrig bestimmt (solch ein Zustand wird im Folgenden als ein "Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand" bezeichnet), und wenn cnt/judst > SSTB2, wird das Niveau der Instabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes als hoch bestimmt (solch ein Zustand wird im Folgenden als ein "Hoch-Niveau-Instabil-Zustand" bezeichnet). Wenn daher der SLD-Steuer/Regel-Zustand als instabil bestimmt wird, wird in Abhängigkeit von dem Wert der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst das Niveau der Instabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes ebenfalls bestimmt.
Basierend auf den oben genannten Prinzipien des Bestimmens der Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes, wird das Verfahren zum Bestimmen der Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes im Folgenden in größerem Detail beschrieben.
Das Verfahren zum Bestimmen der Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes wird gemäß einem in 16 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt.
Der Begrenzer 30 berechnet in SCHRITT9-1 in 16 den oben definierten Stabilität-Bestimmungs-Basis-Parameter PSTB (= σ(k + d) quer·Δσ quer) aus dem vorgegebenen Wert σ(k+d) und dem vorangegangenen Wert σ(k+d-1) der von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in SCHRITT8-1 bestimmten Schalt-Funktion σ quer.
Dann bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT9-2, ob der Wert des in SCHRITTd-11 in 7 initialisierten Zeitgeber-Zählers tm/stb ("count-down timer", Rückwärts-Zähler) zu "0" geworden ist oder nicht, das heißt ob die Zeit, welche von dem Start der Manipulation des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 vergangen ist basierend auf dem von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD (dem Steuer-/Regel-Verfahren zum Konvergieren des Ausgang-Signals VO2/AUSGABE von dem O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL, welches im Folgenden als ein "Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-Abgas-System-Ausgabe-Steuer-/Regel-Verfahren" bezeichnet werden kann) eine vorbestimmte Zeit erreicht hat, welche durch den Anfangs-Wert TMSTB des Zeitgeber-Zählers tm/stb ausgedrückt wird.
Wenn tm/stb ≠ 0, wird, da die Zeit, welche von dem Starten des Steuer-/Regel-Verfahrens zur Manipulation der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Abgas-System-Ausgabe vergangen ist, noch nicht die vorbestimmte Zeit erreicht hat (: TMSTB) (unmittelbar nach dem Start des Steuer-/Regel-Verfahrens zur Manipulation der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Abgas-System-Ausgabe), dann wird die Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes basierend auf der Messung der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst, und so weiter nicht bestimmt, und SCHRITT9-3 wird ausgeführt, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Haupt-Routine zurückkehrt.
In SCHRITT9-3 wird der Wert des Zeitgeber-Zählers tm/stb ("count-down timer", Rückwärts-Zähler) zum Messen der vorbestimmten Periode, in welcher die Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst zu messen ist, auf einen zu der Zeit der vorbestimmten Periode korrespondierenden vorbestimmten Initial-Wert TMJUDST gesetzt. In SCHRITT9-3 wird der Wert der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst zu "0" initialisiert. In SCHRITT9-3 wird darüber hinaus der Wert des Flags f/stb1, welcher mit "0" beziehungsweise "1" anzeigt, ob der SLD-Steuer/Regel-Zustand stabil ist oder nicht, auf "0" initialisiert, und der Wert eines Flags f/stb2, welches mit "0" beziehungsweise "1" anzeigt, ob der SLD-Steuer/Regel-Zustand in dem Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand ist, auf "0" initialisiert.
Wenn der Wert des Zeitgebers ("Zeitgeber") tm/stb "0" ist, und daher die Zeit, welche von dem Start des Steuer-/Regel-Verfahrens zur Manipulation der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Abgas-System-Ausgabe vergangen ist, eine vorbestimmte Zeit erreicht hat, welche durch den Initialwert TMSTB des Zeitgeber tm/stb ausgedrückt wird, vergleicht der Begrenzer 30 in SCHRITT9-4 den Stabiltität-bestimmenden Basis-Parameter Pstb mit dem vorbestimmten Wert ε (> 0). Wenn Pstb ≤ ε, wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand als temporär stabil betrachtet, und der Wert der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst wird bei seinem derzeitigen Wert (vorhergehende Wert) beibehalten in SCHRITT9-5. Wenn Pstb > als ε dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand als temporär stabil angesehen, und der Wert der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst wird in SCHRITT9-6 von dem derzeitigen Wert (vorhergehenden Wert) um "1" erhöht.
Dann vergleicht der Begrenzer 30 in SCHRITT9-7 den Wert der in dem derzeitigen Zyklus in SCHRITT9-5 oder SCHRITT9-6 bestimmten Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst mit dem ersten Schwellwert SSTB1. Wenn cnt/judst ≤ SSTB1, dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand als stabil betrachtet, und das Flag f/stb1 (im Folgenden als ein "Stabilitäts-Entscheidungs-Flag f/stb1" bezeichnet) wird in SCHRITT9-8 auf "0" gesetzt.
Wenn cnt/judst > SSTB1 (der SLD-Steuer/Regel-Zustand ist instabil), dann vergleicht der Begrenzer 30 in SCHRITT9-9 den Wert der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst mit der zweiten Schwelle SSTB2. Wenn cnt/judst ≤ SSTB2, dann wird in SCHRITT9-10 der SLD-Steuer/Regel-Zustand als im Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand betrachtet, und das Stabilitäts-Entscheidungs-Flag f/stb1 wird auf "1" gesetzt. Wenn cnt/judst > SSTB2, dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand als in dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand betrachtet und das Stabilitäts-Entscheidungs-Flag f/stb1 wird auf "1" gesetzt, und das Flag f/stb2 (im Folgenden als ein "Instabilitäts-Niveau-Entscheidungs-Flag f/stb2" bezeichnet) wird in SCHRITT9-11 auf "1" gesetzt.
Dann erniedrigt ("decrements") in SCHRITT9-12 der Begrenzer 30 den Wert des Zeitgeber-Zählers tm/judst von dem derzeitigen Wert (vorhergehenden Wert) um "1", und bestimmt danach in SCHRITT9-13, ob der aktualisierte Wert des Zeitgeber-Zählers tm/judst "0" erreicht hat oder nicht, das heißt ob die von dem Initial-Wert TMJUDST repräsentierte vorbestimmte Periode des Zeitgeber-Zählers tm/judst vergangen ist oder nicht. Wenn tm/judst ≠ 0 ist, und daher die vorbestimmte Periode (: TMJUDST) noch nicht vergangen ist (der Zeitgeber-Zähler tm/judst ist nicht ausgelaufen), dann kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Haupt-Routine zurück.
Wenn tm/judst = 0 ist, und wenn daher die vorbestimmte Periode (: TMJUDST) vergangen ist (der Zeitgeber-Zähler tm/judst ist ausgelaufen), dann bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT9-14 den Wert des Stabilität-Entscheide-Flags f/stb1. Wenn f/stb1 = 1 ist, dann wird der Wert des Zeitgeber-Zählers tm/judst auf seinen Initial-Wert TMJUDST gesetzt, und der Wert der Temporär-Instabil-Entscheidung-Frequenz cnt/judst wird in SCHRITT9-16 auf "0" zurückgesetzt, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Hauptroutine zurückkehrt.
Wenn in SCHRITT9-14 f/stb1 = 0, das heißt, wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand in dem derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus als stabil bestimmt wird, dann wird in SCHRITT9-15 der Wert des Instabilitäts-Niveau-Entscheidung-Flags f/stb2 auf "0" zurückgesetzt, und SCHRITT9-16 wird ausgeführt, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Hauptroutine zurückkehrt.
Die Weise, in welcher die Werte des Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameters PSTB, der Temporär-Instabil-Entscheidung-Frequenz cnt/judst, des Stabilität-Entscheidungs-Flags f/stb1 und des Instabilitäts-Niveau-Entscheidungs-Flags f/stb2 variieren, wird im ersten, zweiten, dritten beziehungsweise vierten Stadium von 17 gezeigt. In dem ersten Stadium von 17 ist der Wert des Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameters PSTB als gleich oder größer als "0" gezeigt.
Allerdings kann der Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameter PSTB tatsächlich einen negativen wert aufweisen.
Wie in 17 gezeigt, wird die Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst, das heißt die Frequenz (Anzahl von Malen) mit welcher für den Wert Pstb des Stabilitäts-Entscheidungs-Basis-Parameters Pstb>ε gilt, in jeder vorbestimmten Periode (: TMJUDST) gemessen, und jedes Mal zu "0" zurückgesetzt, wenn die vorbestimmte Periode (:TMJUDST) vergeht (siehe SCHRITT9-16). Wie in einer Periode T1 oder T2 in 17 angezeigt wird, wenn der Wert des Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst nicht die erste Schwelle SSTB1 erreicht, das heißt wenn eine Situation, in welcher der Wert des Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameters Pstb die vorbestimmte Wert ε überschreitet, nicht auftritt, oder nur temporär auftritt, dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand als stabil betrachtet und der Wert des Stabilitäts-Entscheidungs-Flags f/stb1 wird auf "0" gesetzt (siehe SCHRITT9-7, SCHRITT9-8).
Wenn, wie in einer Periode T3 in 17 angedeutet, die Situation, in welcher der Wert des Stabilitäts-Entscheidungs-Basis-Parameters PSTB den vorbestimmten Wert ε in der vorbestimmten Periode überschreitet, für eine bestimmte Zeit andauert, oder häufig auftritt, und wenn der Wert des Temporär-Instabil-Entscheidung-Frequenz cnt/judst die erste Schwelle SSTB1 überschreitet, dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand wie in dem Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand bestimmt, und der Wert des Stabilitäts-Entscheidungs-Flags f/stb1 wird auf "1" gesetzt (siehe SCHRITT9-9, SCHRITT9-10). In diesem Fall wird, da die Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst in jeder vorbestimmten Periode zurückgesetzt wird, der Wert des Stabilitäts-Entscheidungs-Flags f/stb1 ebenfalls in jeder vorbestimmten Periode auf "0" zurückgesetzt.
Wie in einer Periode T4 in 17 angezeigt, wird, wenn die Situation, in welcher der Wert des Stabilitäts-Bestimmungs-Basis-Parameters Pstb die vorbestimmte Periode ε in der vorbestimmten Periode überschreitet, für eine relativ lange Zeit andauert, oder mehrfach auftritt, und wenn der Wert des Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst die zweite Schwelle SSTB2 überschreitet, dann wird der SLD-Steuer/Regel-Zustand wie in dem Hoch-Niveau-instabil-Zustand bestimmt, und der Wert des Stabilitäts-Entscheidungs-Flags f/stb1 wird auf "1" gesetzt, und der Wert des Instabilitäts-Niveau-Entscheidungs-Flags f/stb2 wird auf "1" gesetzt (siehe SCHRITT9-11). In diesem Fall wird der Wert des Instabilität-Niveau-Entscheidungs-Flags f/stb2 bei "1" gehalten, unabhängig von dem Wert des Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst während der nächsten vorbestimmten Periode (Periode T5). Nur wenn der Wert des Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst kontinuierlich gleich oder kleiner als die erste Schwelle SSTB1 des Werts gehalten wird, und wenn der Wert des Stabilitäts-Entscheidungs-Flags f/stb1 während der nächsten vorbestimmten Periode (Periode T5) bei "0" gehalten wird, wird das Instabilität-Niveau-Entscheidungs-Flags f/stb2 an dem Ende der Periode T5 zu "0" zurückgesetzt (SCHRITT9-14, SCHRITT9-15). Daher wird, wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand als in dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand innerhalb einer bestimmten vorbestimmten Periode bestimmt wird, der Wert des Instabilität-Niveau-Entscheidungs-Flags f/stb2 bei "1" gehalten, als Anzeichen für den Hoch-Niveau-Instabil-Zustand innerhalb der nächsten vorbestimmten Periode, es sei denn, dass der Wert der Temporär-Instabil-Entscheidungs-Frequenz cnt/judst kontinuierlich gleich oder kleiner als die erste Schwelle SSTB1 gehalten wird, so dass die Entscheidung des Hoch-Niveau-Instabil-Zustand im Wesentlichen fortbesteht.
Unter Rückbezug auf 8 begrenzt der Begrenzer 30 das in SCHRITT8 von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 berechnete bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, nachdem der Begrenzer 30 in dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 die Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes wie oben beschrieben bestimmt hat, um das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu bestimmen, in SCHRITT10.
Vor dem spezifischen Beschreiben des Begrenzungs-Verfahrens im Detail werden die von dem Begrenzungs-Verfahren verwendeten erlaubbaren Bereiche unten beschrieben.
Das von dem Begrenzer 30 ausgeführte Begrenzungs-Verfahren setzt zwangsweise das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd auf eine Obergrenze oder Untergrenze eines erlaubbaren Bereichs, wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich außerhalb der Obergrenze oder Untergrenze davon abweicht, um das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu halten, welches das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd bestimmt, um schließlich zu der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b gegeben zu werden. Wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in den erlaubbaren Bereich fällt, setzt das Begrenzungs-Verfahren das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl direkt als das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd.
In der derzeitigen Ausführungsform verwendet das Begrenzungs-Verfahren eine Mehrzahl von erlaubbaren Bereichen, wie in 18 gezeigt. Insbesondere enthält der erlaubbare Bereich einen für Niedrig-Niveau-Instabil verwendeten erlaubbaren Bereich, welcher zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl verwendet wird, wenn die bestimmte Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes den Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand repräsentiert (f/stb1 = 1 und f/stb2 = 0) (außer, wenn die Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf läuft) in SCHRITT9, und einen für Hoch-Niveau-Instabil verwendeten erlaubbarer Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, wenn die bestimmte Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes den Hoch-Niveau-Instabil-Zustand (f/stb2 = 1) repräsentiert.
Die erlaubbaren Bereiche des Begrenzungs-Verfahrens enthalten ebenfalls einen nach FC ("fuel cut-off", Brennstoff abschneiden) verwendeten erlaubbaren Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl unmittelbar nachdem die Brennstoff-Zufuhr zu der Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist (insbesondere, bis die eine vorbestimmte Zeit verstreicht, nachdem die Brennstoff-Zufuhr der Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist), außer, wenn die bestimmte Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes den Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder den Hoch-Niveau-Instabil-Zustand repräsentiert, einen erlaubbaren Bereich nach dem Start, welcher zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 startet (insbesondere bis eine vorbestimmte Zeit verstreicht, nachdem die Brennkraftmaschine 1 startet) verwendet wird, und einen erlaubbaren Bereich nach Betrieb mit Mager-Mischung, welcher zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl unmittelbar nachdem der Betriebs-Modus der Brennkraftmaschine 1 sich von dem Mager-Betriebs-Modus in welchem das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 ein Mager-Verhältnis ist, zu dem Normal-Betriebs-Modus, in welchem das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuer-/Regel-Verfahren zur Manipulation der Abgas-System-Ausgabe ausgeführt wird (insbesondere bis eine vorbestimmte Zeit verstreicht, nachdem der Mager-Betriebs-Modus geendet hat) verändert verwendet wird. In dieser Ausführungsform sind der erlaubbare Bereich nach FC, der erlaubbare Bereich nach dem Start, und der erlaubbare Bereich nach Betrieb mit Mager-Mischung identische erlaubbare Bereiche, und werden gemeinsam als ein erlaubbarer Bereich nach FC/Start/Mager-Mischungs-Betrieb bezeichnet.
Die erlaubbaren Bereiche zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl enthalten ferner einen erlaubbaren Bereich nach Last-Betrieb, welcher zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl unmittelbar nachdem ein Fahrzeug, welches die Brennkraftmaschine 1 enthält, startet verwendet wird (insbesondere nachdem eine vorbestimmte Zeit verstreicht, nachdem die Brennkraftmaschine 1 damit beginnt die Antriebsräder des Fahrzeugs zu betreiben, welches als eine Last für die Brennkraftmaschine 1 dient), außer wenn die vorbestimmte Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes den Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder den Hoch-Niveau-Instabil-Zustand repräsentiert, und außer wenn unmittelbar nachdem die Brennstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist, oder die Brennkraftmaschine 1 startet, oder die Brennkraftmaschine 1 mit magerer Mischung arbeitet, und einen erlaubbaren Bereich zum Leerlauf, welcher zum Begrenzen des bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, während die Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf läuft verwendet wird, außer, wenn die vorbestimmte Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes den Hoch-Niveau-Instabil-Zustand repräsentiert, und außer unmittelbar nachdem die Brennstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist, oder die Brennkraftmaschine 1 startet, oder wenn die Brennkraftmaschine 1 mit magerer Mischung operiert.
Die erlaubbaren Bereiche zum Begrenzen der bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl enthalten außerdem ein adaptiven erlaubbaren Bereich, welcher zum Begrenzen des bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, während die Brennkraftmaschine 1 normal betrieben wird, verwendet wird, außer in den Zuständen, welche zu den oben genannten verschiedenen erlaubbaren Bereichen korrespondieren.
Der erlaubbare Bereich für Niedrig-Niveau-Instabil ist ein fester erlaubbarer Bereich, dessen Obergrenze und Untergrenze jeweils auf vorbestimmte feste werte H, L gesetzt sind (der vorbestimmte Wert H wird im Folgenden als ein "dritter vorbestimmter Obergrenze-Wert H" bezeichnet und der vorbestimmte Wert L wird im Folgenden bezeichnet als ein "vierter vorbestimmter Untergrenze-Wert L"). Der erlaubbare Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau hat eine Standard-(unmittelbare-)Ausdehnung an seiner Obergrenze und Untergrenze unter den verschiedenen erlaubbaren Bereichen.
Der erlaubbare Bereich für Instabil-Hoch-Niveau ist ein fester erlaubbarer Bereich, dessen Obergrenze und Untergrenze jeweils auf vorbestimmte feste Werte STABH, STABL gesetzt sind (der vorbestimmte Wert STABH wird im Folgenden als ein "erster vorbestimmter Obergrenzen-Wert STABH" und der vorbestimmte Wert STABL wird im Folgenden als ein "erster vorbestimmter Untergrenze-Wert STABL" bezeichnet). Der erlaubbare Bereich für Instabil-Hoch-Niveau weist unter den erlaubbaren Bereichen eine kleinste Ausdehnung an seiner Obergrenze und Untergrenze auf.
Der erlaubbare Bereich für Leerlauf ist ein fester erlaubbarer Bereich, dessen Obergrenze und Untergrenze auf vorbestimmte feste Werte HI beziehungsweise LI gesetzt sind (der vorbestimmte Wert HI wird im Folgenden als ein "zweiter vorbestimmter Obergrenze-Wert HI" bezeichnet, und der vorbestimmte Wert LI wird im Folgenden als ein "dritter vorbestimmter Untergrenze-Wert LI" bezeichnet). Der erlaubbare Bereich für Leerlauf hat eine verhältnismäßig geringe Ausdehnung an seiner Obergrenze und Untergrenze (kleiner als der erlaubbare Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau).
Der erlaubbare Bereich nach FC/Start/Mager-Mischung-Betrieb ist ein erlaubbarer Bereich, dessen Obergrenze auf einen vorbestimmten festen Wert AFCH gesetzt ist (im Folgenden als ein "fünfter vorbestimmter Obergrenze-Wert AFCH" bezeichnet), und dessen Untergrenze sequenziell variabel ist (in jedem Steuer/Regel-Zyklus), in Abhängigkeit davon, wie das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich abweicht, zwischen dem ersten vorbestimmten Untergrenze-Wert STABL und einem vorbestimmten Wert LL, welcher kleiner ist als der erste vorbestimmte Untergrenze-Wert STABL (im Folgenden als ein "fünfter vorbestimmter Untergrenze-Wert LL" bezeichnet). Die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb ist der weiteste unter den verschiedenen erlaubbaren Bereichen. Während die Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf ist, ist die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb nicht variabel, sondern auf den dritten vorbestimmten Untergrenze-Wert LI gesetzt, welcher die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs zum Leerlauf ist.
Der erlaubbare Bereich nach Last-Betrieb ist ein erlaubbarer Bereich, dessen Untergrenze auf einen vorbestimmten festen Wert VSTL gesetzt ist (im Folgenden als ein "zweiter vorbestimmter Untergrenze-Wert VSTL" bezeichnet) und dessen Obergrenze sequenziell variabel ist (in jedem Steuer/Regel-Zyklus) in Abhängigkeit davon, wie das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl zwischen dem ersten ermittelten Obergrenze-Wert STABH und dem vorbestimmten Wert HH, welcher größer ist als der zuerst ermittelte Obergrenze-Wert STABH (im Folgenden als ein "vierter vorbestimmter Obergrenze-Wert HH" bezeichnet), von dem erlaubbaren Bereich abweicht. Die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs nach Last-Betrieb ist verhältnismäßig schmal (schmaler als die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Leerlauf).
Der adaptive erlaubbare Bereich ist ein erlaubbarer Bereich, dessen Obergrenze sequenziell variabel ist (in jedem Steuer/Regel-Zyklus) in Abhängigkeit davon, wie das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl zwischen dem ersten vorbestimmten Obergrenze-Wert STABH und dem vierten vorbestimmten Obergrenze-Wert HH von dem erlaubbaren Bereich abweicht, und dessen Untergrenze sequenziell variabel ist (in jedem Steuer/Regel-Zyklus), in Abhängigkeit davon, wie das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, zwischen dem ersten vorbestimmten Untergrenze-Wert STABL und dem vierten vorbestimmten Untergrenze-Wert LL von dem erlaubbaren Bereich abweicht.
Da das auf die verschiedenen erlaubbaren Bereiche zu begrenzende bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl die Differenz zwischen dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE repräsentiert, repräsentieren die Obergrenze und die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs Differenzen mit dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE, das heißt positive und negative Werte gegenüber dem als "0" repräsentierten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE. Der erste bis fünfte vorbestimmte Obergrenze-Wert STABH, HI, H, HH, AFCH stehen in ihrer Größe miteinander in Beziehung wie 0 < STABH < HI < H < HH < AFCH, wie in 18 gezeigt. In ähnlicher Weise stehen der erste bis fünfte vorbestimmte Untergrenze-Wert STABL, VSTL, LI, L, LL in ihrer Größe miteinander in Beziehung wie 0 > STABL > VSTL > LI > L > LL, wie in 18 gezeigt.
Im Hinblick auf die oben genannte Definition der verschiedenen erlaubbaren Bereiche wird das Begrenzungs-Verfahren in SCHRITT10 unten in spezifischem Detail beschrieben. Das Begrenzungs-Verfahren wird gemäß einem in 19 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt. Ein erlaubbarer Bereich für das Begrenzungs-Verfahren, welcher in einem Leerlauf-Stadium der Brennkraftmaschine 1 etabliert wird, welcher erlaubbare Bereich nicht auf den oben genannten erlaubbaren Bereich für Leerlauf begrenzt ist, weist eine Obergrenze AHFI und eine Untergrenze ALFI auf, welche als eine Leerlauf-Obergrenze AHFI beziehungsweise eine Leerlauf-Untergrenze ALFI bezeichnet werden. Ein erlaubbarer Bereich für das Begrenzungs-Verfahren, welcher in einem Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1 mit Ausnahme des Leerlauf-Zustandes etabliert wird, weist eine Obergrenze AHF und eine Untergrenze ALF auf, welche als eine Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF beziehungsweise eine Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF bezeichnet werden. Die variable Obergrenze und Untergrenze des adaptiven erlaubbaren Bereichs werden als eine Adaptiv-Obergrenze ah beziehungsweise eine Adaptiv-Untergrenze al bezeichnet.
Wie in 19 gezeigt, führt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1 ein Verfahren zum Bestimmen eines erlaubbaren Bereichs zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in dem derzeitigen Zyklus aus.
Das Verfahren zum Bestimmen eines erlaubbaren Bereichs in SCHRITT10-1 wird gemäß einem in 20 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt.
Zuerst bestimmt der Begrenzer 30 den Wert des in dem Verfahren zum Bestimmen der Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes in SCHRITT10-1-1 etablierten Instabilität-Niveau-Entscheidungs-Flags f/stb2. Wenn f/stb2 = 1 ist, das heißt wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand sich in den Hoch-Niveau-Instabil-Zustand befindet, dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-2 die Leerlauf-Obergrenze AHFI und die Nicht-Leerlauf-Untergrenze AHF und die Adaptiv-Obergrenze ah (spezifischer einen derzeitigen Wert ah(k-1) der Adaptiv-Obergrenze AH) auf den ersten vorbestimmten Obergrenze-Wert STABH, welcher die Obergrenze des erlaubbaren Bereichs für Instabil-Hoch-Niveau ist (siehe 18) und setzt außerdem das Leerlauf-Untere-Niveau ALFI, das Nicht-Leerlauf-Untere-Niveau ALF und die Adaptiv-Untergrenze a1(spezifischer einen derzeitigen Wert al (k-1) des Adaptiv-Untergrenze al) auf den ersten vorbestimmten Untergrenze-Wert STABL, welcher eine Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Instabil-Hoch-Niveau ist. Nach SCHRITT10-1-2 kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 19 gezeigten Routine zurück.
In SCHRITT10-1-2 wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den erlaubbaren Bereich für Hoch-Niveau-Instabil gesetzt, das heißt den kleinsten festen erlaubbaren Bereich, unabhängig von dem Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1. Der adaptive erlaubbare Bereich, welcher, wie nachfolgend beschrieben, variabel ausgeführt ist, wird auf den erlaubbaren Bereich für Hoch-Niveau-Instabil initialisiert.
Wenn in SCHRITT10-1-1 f/stb2 = 0 ist, dann bestimmt der Begrenzer 30 das in dem Verfahren zum Bestimmen der Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes etablierte Stabilitäts-Entscheidungs-Flag f/stb1 in SCHRITT10-1-3. Wenn f/stb1 = 1 ist, das heißt wenn sich der SLD-Steuer/Regel-Zustand in dem Niedrig-Niveau instabilen Zustand befindet, dann setzt der Begrenzer 30 die Leerlauf-Obergrenze AHFI auf den zweiten vorbestimmten Obergrenze-Wert HI, welches die Obergrenze des Leerlauf-erlaubbaren Bereichs ist (siehe 18) und setzt außerdem die Leerlauf-Untergrenze ALFI auf den dritten vorbestimmten Untergrenzen-Wert LI, welches die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Leerlauf ist in SCHRITT10-1-4. In SCHRITT10-1-4 setzt der Begrenzer 30 auch die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF und den derzeitigen Wert ah(k-1) der Adaptiv-Obergrenze ah auf den dritten vorbestimmten Obergrenze-Wert H, welches die feste Obergrenze des erlaubbaren Bereichs für Niedrig-Niveau-Instabil ist (siehe 18) und setzt auch die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF und die Adaptiv-Untergrenze al(al(k-1)) auf den vierten vorbestimmten Untergrenze-Wert L, welches die feste Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Niedrig-Niveau-Instabil ist. Nach SCHRITT10-1-4 kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 19 gezeigten Routine zurück.
In einem Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1 mit Ausnahme des Leerlauf-Bereiches wird in SCHRITT10-1-4 der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau (den festen Standard-Bereich) gesetzt, und wird auf den erlaubbaren Bereich für Leerlauf (festen schmalen Bereich) gesetzt, welcher in dem Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1 schmaler ist als der erlaubbare Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau. Der adaptive erlaubbare Bereich wird auf den erlaubbaren Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau initialisiert.
Wenn in SCHRITT10-1-3 f/stb1 = 0 ist, das heißt, wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand in SCHRITT9 stabil ist, dann bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-5, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist befindet oder nicht, das heißt ob die Zeit, welche nach dem Ende des Abschneidens der Zufuhr von Brennstoff verlaufen ist, noch nicht eine vorbestimmte Zeit erreicht hat oder nicht. Die Entscheidung in SCHRITT10-1-5 wird wie folgt ausgeführt: in dieser Ausführungsform werden Daten, welche anzeigen, ob die Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist oder nicht, von der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b zu der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a gegeben. Der Begrenzer 30 aktiviert einen Zeitgeber (nicht gezeigt) zu der Zeit, wenn er basierend auf den Daten das Ende des Abschneidens der Zufuhr von Brennstoff bemerkt, um hierzu die Zeit zu messen, welche seit der Zeit des Endes des Abschneidens der Zuführung von Brennstoff vergangen ist. Der Begrenzer 30 bestimmt eine Periode, bis die verflossene Zeit eine vorbestimmte Zeit (festen Wert) erreicht als der Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist.
In dieser Ausführungsform wird, während des Abschneidens der Zuführung von Brennstoff die Manipulation des Luft-Brennstoff-Verhältnisses basierend auf dem von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD, das heißt das Steuer-/Regel-Verfahren zum Konvergierenlassen des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE von dem O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL, nicht ausgeführt (siehe 7, welche Details von SCHRITTd in 6 zeigt) aber das Verarbeiten in dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 zum Berechnen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD wird ausgeführt. In der derzeitigen Ausführungsform wird der Zustand, in welchem die Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 im Abgeschnitten-werden begriffen ist, als der Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten worden ist bestimmt.
Wenn sich die Brennkraftmaschine 1 in SCHRITT10-1-5 in einem Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist befindet (inklusive dem Zustand, in welchem die Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 im Abgeschnitten-werden begriffen ist), dann setzt der Begrenzer 30 die Leerlauf-Obergrenze AHFI und eine Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF auf den fünften vorbestimmten Obergrenze-Wert AFCH, welches die Obergrenze des erlaubbaren Bereichs nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb ist (siehe 18 in SCHRITT10-1-6). In SCHRITT10-1-6 setzt der Begrenzer 30 außerdem die Leerlauf-Untergrenze ALFI auf den dritten vorbestimmten Wertes LI der Untergrenze, welches die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Leerlauf ist, und setzt die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF auf den derzeitigen Wert der Adaptiv-Untergrenze al (die in dem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus bestimmte Adaptiv-Untergrenze al(k-1)). Nach SCHRITT10-1-6 kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 19 gezeigten Routine zurück.
In SCHRITT10-1-6 wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Mager-Mischung-Betrieb gesetzt, dessen Untergrenze auf den dritten vorbestimmten Untergrenzen-Wert LI fixiert ist, welches die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Leerlauf ist, wenn sich die Brennkraftmaschine 1 in dem Leerlauf-Zustand befindet. Wenn sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Betriebszustand befindet, welcher von dem Leerlauf-Zustand abweicht, dann wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Mager-Mischung-Betrieb gesetzt, dessen Untergrenze auf die sequenzielle variable Adaptiv-Untergrenze al gesetzt wird. In jedem Fall wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf einen Bereich gesetzt, welcher an seiner Obergrenze am weitesten ist, oder allgemeiner einen Bereich, dessen Obergrenze nicht niedriger ist als der fünfte vorbestimmten Obergrenze-Wert AFCH.
Wenn sich in SCHRITT10-1-5 die Brennkraftmaschine 1 nicht in dem Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist befindet, dann bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-7, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Zustand unmittelbar nach dem Starten befindet oder nicht, das heißt ob die Zeit, welche nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 vergangen ist (spezieller nach dem Bestätigen des vollständigen Brennstoff-Verbrennens in der Brennkraftmaschine 1) nicht eine vorbestimmte Zeit erreicht oder nicht. In diesem Fall werden Daten, welche anzeigen, ob die Brennkraftmaschine 1 startet oder nicht, das heißt ob die vollständige Brennstoff-Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 bestätigt wird oder nicht von der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b zu der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a gegeben. Der Begrenzer 30 aktiviert basierend auf den Daten einen Zeitgeber (nicht gezeigt) zu der Zeit, wenn er das Starten der Brennkraftmaschine 1 bemerkt, um hierdurch die Zeit zu messen, welche seit dem Start der Brennkraftmaschine 1 vergangen ist. Der Begrenzer 30 bestimmt eine Periode, bis die vergangene Zeit eine vorbestimmte Zeit erreicht hat (festen Wert) als den Zustand unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 startet.
Wenn sich die Brennkraftmaschine 1 in SCHRITT10-1-7 in dem Zustand unmittelbar nachdem sie startet befindet, führt der Begrenzer 30 SCHRITT10-1-6 aus, um die Leerlauf-Obergrenze AHFI, die Nicht-Leerlauf-Untergrenze AHF, die Leerlauf-Untergrenze ALFI und die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF wie beschrieben zu setzen, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 19 gezeigten Routine zurückkehrt.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in SCHRITT10-1-7 nicht in dem Zustand unmittelbar nach dem sie startet befindet, bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-8, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Zustand unmittelbar nach dem Ende ihres Mager-Betriebs-Modus befindet oder nicht, das heißt ob die Zeit, welche vergangen ist, nachdem der Betriebs-Modus der Brennkraftmaschine 1 von dem Mager-Betriebs-Modus zu dem Normal-Betriebs-Modus gewechselt hat, eine vorbestimmte Zeit erreicht hat oder nicht. In diesem Fall werden Daten, welche anzeigen, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in dem Mager-Betriebs-Modus befindet oder nicht, von der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b zu der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a gegeben. Der Begrenzer 30 aktiviert einen Zeitgeber (nicht gezeigt), zu der Zeit, wenn er basierend auf den Daten das Ende des Mager-Betriebs-Modus bemerkt, um hierdurch die Zeit zu messen, welche von dem Start des Zeitgebers vergangen ist. Der Begrenzer 30 bestimmt eine Periode, bis die vergangene Zeit einen vorbestimmten Wert erreicht (festen Wert) als den Zustand unmittelbar nach dem Ende seines Mager-Betriebs-Modus, genauer den Zustand unmittelbar nachdem der Betriebs-Modus der Brennkraftmaschine 1 vom Mager-Betriebs-Modus zum Normal-Betriebs-Modus wechselt.
Wenn sich die Brennkraftmaschine 1 in SCHRITT10-1-8 in dem Zustand unmittelbar nach dem Ende ihres Mager-Betriebs-Modus befindet, dann führt der Begrenzer 30 SCHRITT10-1-6 aus, um die Leerlauf-Obergrenze AHFI, die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF, die Leerlauf-Untergrenze ALFI und die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF wie oben beschrieben zu setzen, wonach die Steuerung zu der in 19 gezeigten Routine zurückkehrt. Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in SCHRITT10-1-8 nicht in dem Zustand unmittelbar nach dem Ende ihres Mager-Betriebs-Modus befindet, dann bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-9, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in ihrem Leerlauf-Zustand befindet oder nicht. In diesem Fall werden Daten, welche anzeigen, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in ihrem Leerlauf-Zustand befindet oder nicht, von der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b zu der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a gebeben. Der Begrenzer 30 bestimmt basierend auf den Daten, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in ihrem Leerlauf-Zustand befindet oder nicht.
Wenn sich die Brennkraftmaschine 1 in dem Leerlauf-Zustand befindet (zu dieser Zeit ist der SLD-Steuer/Regel-Zustand nicht in dem Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand, oder die Brennkraftmaschine 1 ist nicht in dem Zustand unmittelbar nachdem die Zuführung von Brennstoff abgeschnitten ist, oder unmittelbar nachdem sie startet, oder unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus), dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-10 die Leerlauf-Obergrenze AHFI auf den zweiten vorbestimmten Obergrenzen-Wert HI, welcher die Obergrenze des erlaubbaren Bereichs für Leerlauf ist, und setzt außerdem die Leerlauf-Untergrenze ALFI auf den dritten vorbestimmten Werte LI der Untergrenze, welches die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Leerlauf ist. Hiernach kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 19 gezeigten Routine zurück. In SCHRITT10-1-10 wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den festen erlaubbaren Bereich für Leerlauf gesetzt.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Leerlauf-Zustand befindet (zu dieser Zeit ist der SLD-Steuer/Regel-Zustand nicht der Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand, oder wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist befindet oder unmittelbar nachdem sie startet oder unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus oder wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht im Leerlauf befindet), dann führt der Begrenzer 30 in den oben beschriebenen SCHRITT10-1-11 bis SCHRITT10-1-14 ein Verfahren zum Begrenzen der derzeitigen Werts ah(k-1) (dem in dem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus bestimmten Wert) der Adaptiv-Obergrenze ah auf einen wert in einem Bereich zwischen dem ersten vorbestimmten Obergrenze-Wert STABH und dem vierten vorbestimmten Obergrenze-Wert HH (siehe 18) aus, das heißt ein Verfahren zum Begrenzen der Adaptiv-Obergrenze AH.
Wenn in SCHRITT10-1-11 der derzeitige Wert ah(k-1) der Adaptiv-Obergrenze ah kleiner ist als der erste vorbestimmte Obergrenze-Wert STABH, dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-12 den derzeitigen Wert ah(k-1) zwangsweise auf den ersten vorbestimmten Obergrenze-Wert STABH. Wenn in SCHRITT10-1-13 der derzeitige Wert ah(k-1) der Adaptiv-Obergrenze ah größer ist als der vierte vorbestimmte Obergrenze-Wert HH, dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-14 den derzeitigen Wert ah(k-1) zwangsweise auf den vierten vorbestimmte Obergrenze-Wert HH. Andernfalls hält der Begrenzer 30 den derzeitigen Wert ah(k-1) der Adaptiv-Obergrenze ah aufrecht.
In ähnlicher Weise führt der Begrenzer 30 ein Verfahren zum Begrenzen des derzeitigen Werts al(k-1) der Adaptiv-Untergrenze ah auf einen Wert in einem Bereich zwischen dem ersten vorbestimmten Untergrenze -Wert STABL und dem fünften vorbestimmten Untergrenze-Wert LL auf (siehe 18), das heißt ein Verfahren zum Begrenzen der Adaptiv-Untergrenze al in SCHRITT10-1-15 bis SCHRITT10-1-18. Die Werte al, STABL, LL sind negative Werte.
Nach Begrenzen der Bereiche des derzeitigen oberen Wertes ah (k-1) und des derzeitigen unteren Werts al(k-1), setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-19 die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF und die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF auf die Adaptiv- Obergrenze ah (k-1) beziehungsweise die Adaptiv-Untergrenze al (k-1).
Der Begrenzer 30 bestimmt dann in SCHRITT10-1-20, ob das Fahrzeug sich in einem Zustand unmittelbar nachdem es startet befindet oder nicht, das heißt, ob die Zeit, welche vergangen ist, nachdem die Brennkraftmaschine 1 das Antreiben von Antriebsrädern des Fahrzeugs, welches als eine Last von der Brennkraftmaschine 1 dient, begonnen hat startet eine vorbestimmte Zeit erreicht hat oder nicht.
Die Entscheidung in SCHRITT10-1-20 wird wie folgt ausgeführt:
In der derzeitigen Ausführungsform werden Daten, welche anzeigen, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in dem Leerlauf-Zustand befindet oder nicht, und auch Daten, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigen, von der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b zu der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a gegeben. Basierend auf diesen Daten stellt der Begrenzer 30 einen Zustand fest, bei welchem die Brennkraftmaschine 1 sich im Leerlauf befindet und die Fahrzeug-Geschwindigkeit im Wesentlichen "0" ist, das heißt einen geparkten oder angehaltenen Zustand des Fahrzeugs, und stellt ein Starten des Fahrzeugs fest, wenn die Fahrzeug-Geschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet (einen ausreichend kleinen Wert) von dem geparkten oder gehaltenen Zustand des Fahrzeugs. Der Begrenzer 30 misst mit einem Zeitgeber (nicht dargestellt) die Zeit, welche von dem festgestellten Start des Fahrzeugs vergangen ist, und bestimmt eine Periode, bis die vergangene Zeit ein vorbestimmte Zeit erreicht, als den Zustand unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs. Wenn das Fahrzeug sich in SCHRITT10-1-20 in dem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet, dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-1-21 die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF auf den zweiten vorbestimmten Untergrenze-Wert VSTL, welcher die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs nach Last- Antrieb ist (siehe 18), wonach die Steuerung/Regelung zu der in 19 gezeigten Routine zurückkehrt.
Wenn das Fahrzeug sich in SCHRITT10-1-20 nicht in dem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet, dann hält der Begrenzer die in SCHRITT10-1-19 etablierten Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF und Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF aufrecht, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 19 gezeigten Routine zurückkehrt.
In SCHRITT10-1-19 bis SCHRITT10-1-21 wird, wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand sich nicht in dem Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand befindet, oder wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist, oder unmittelbar nach ihrem Start oder unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus oder wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht im Leerlauf befindet, und wenn das Fahrzeug sich nicht in dem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet (in einem Normal-Fall) der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den adaptiven erlaubbaren Bereich gesetzt, dessen Obergrenze (adaptive Obergrenze ah) und Untergrenze (adaptive Untergrenze al) sequenziell variiert werden, wie später beschrieben. Wenn das Fahrzeug sich in dem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet, dann wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den erlaubbaren Bereich nach Antreiben unter Last, das heißt ein Bereich, dessen Untergrenze relativ schmal ist, oder allgemeiner ein Bereich, dessen Untergrenze nicht kleiner ist als der zweite vorbestimmte Untergrenze-Wert VSTL.
Unter Rückbezug auf 19 bestimmt der Begrenzer 30, nachdem der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl bestimmt worden ist, in SCHRITT10-2, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in ihrem Leerlauf-Zustand befindet oder nicht.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in ihrem Leerlauf-Zustand befindet, begrenzt der Begrenzer das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den erlaubbaren Bereich (im Allgemeinen den erlaubbaren Bereich für Leerlauf), welcher von der Leerlauf-Obergrenze AHFI und der Leerlauf-Untergrenze ALFI bestimmt wird, welche in einem von SCHRITT10-1-2, SCHRITT10-1-4, SCHRITT10-1-6 und SCHRITT10-1-10 gesetzt wurden (im Allgemeinen SCHRITT10-1-10), um hierdurch das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu setzen in SCHRITT10-3 bis SCHRITT10-7.
Wenn insbesondere das von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in SCHRITT8 (8) erzeugte bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich über die Leerlauf-Untergrenze ALFI (negativ) hinaus abweicht (usl < ALFI), dann begrenzt der Begrenzer 30 den Wert des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf die Leerlauf-Untergrenze ALFI in SCHRITT10-3 und SCHRITT10-4. Wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich über die Leerlauf-Obergrenze AHFI (positiv) hinaus abweicht (usl > AHFI) dann begrenzt der Begrenzer 30 den Wert des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf die Leerlauf-Obergrenze AHFI in SCHRITT10-5 und SCHRITT10-6. Wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in den erlaubbaren Bereich fällt (ALFI ≤ usl ≤ AHFI), dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-7 das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als das differenzielle Kommando-Brennstoff-Verhältnis kcmd.
Wenn das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in SCHRITT10-3 oder SCHRITT10-5 von dem erlaubbaren Bereich zwischen der Leerlauf-Obergrenze AHFI und der Leerlauf-Untergrenze ALFI abweicht, setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-8 den integrierten Wert der Schalt-Funktion σ quer (siehe SCHRITT8-2 in 15) zwangsweise auf den in dem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus bestimmten integrierten Wert, um zu verhindern, dass der Wert des adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp, welcher bestimmt wurde, während die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 das bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl erzeugt, größer wird als notwendig. Wenn der Begrenzer 30 das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl begrenzt, während die Brennkraftmaschine im Leerlauf ist, werden die derzeitigen Werte der Adaptiv-Obergrenze und Untergrenze ah, al in SCHRITT10-9 beibehalten. Nach SCHRITT10-3 bis SCHRITT10-9 kehrt die Steuerung/Regelung zu der Hauptroutine in 8 zurück.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 nicht in ihrem Leerlauf-Zustand ist, begrenzt der Begrenzer 30 das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den erlaubbaren Bereich (normalerweise den adaptiven erlaubbaren Bereich), welcher durch die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF und die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF bestimmt wird, welche in einem von SCHRITT10-1-2, SCHRITT10-1-4, SCHRITT10-1-6, SCHRITT10-1-19 und SCHRITT10-1-21 gesetzt wurden (normalerweise in SCHRITT10-1-19) um hierdurch in SCHRITT10-10 bis SCHRITT10-14 das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu setzen.
Genauer gesagt, wenn das von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in SCHRITT8 (siehe 8) erzeugte bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich über die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF (negativ) hinaus (usl < ALF) abweicht, dann begrenzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-10 und SCHRITT10-11 den Wert des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF. Wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich über die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF (positiv) hinaus abweicht (usl > AHF), dann begrenzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-12 und SCHRITT10-13 den Wert des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF. Wenn das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in den erlaubbaren Bereich fällt (ALF ≤ usl ≤ AHF), dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-14 das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd.
Im Fall, dass das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den durch die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF und die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF bestimmten erlaubbaren Bereich begrenzt ist, dann aktualisiert (ändert) der Begrenzer 30 in SCHRITT10-15 bis SCHRITT10-19 die Werte der adaptiven Obergrenze und Untergrenze ah, al gegenüber dem adaptiven erlaubbaren Bereich.
Wenn insbesondere das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in SCHRITT10-10 und SCHRITT10-12 in den erlaubbaren Bereich fällt, das heißt wenn SCHRITT10-14 ausgeführt wird, dann addiert der Begrenzer 30 in SCHRITT10-15 eine vorgegebene Änderung ΔDEC (>0, im Folgenden als ein "abnehmender Einheiten-Wechsel ΔDEC" bezeichnet) zu dem derzeitigen Wert al(k-1) der Adaptiv-Untergrenze al, um hierdurch eine neue Adaptiv-Untergrenze al(k) zu bestimmen. In SCHRITT10-15 subtrahiert der Begrenzer 30 auch die abnehmende Einheiten-Änderung ΔDEC von dem derzeigen Wert ah(k-1) der Adaptiv-Obergrenze AH, um hierdurch eine neue adaptive Obergrenze ah(k) zu bestimmen.
Wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich über die Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF (negativ) hinaus abweicht, das heißt wenn SCHRITT10-11 ausgeführt wird, dann bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-16, ob sich das Fahrzeug in einem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet oder nicht. Wenn das Fahrzeug sich nicht in dem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet, dann subtrahiert der Begrenzer 30 eine vorbestimmte Änderung ΔINC (>0, im Folgenden als eine "ansteigende Einheiten-Änderung ΔINC" bezeichnet) von dem derzeitigen Wert al(k-1) der Adaptiv-Untergrenze a1 um hierdurch eine neue Adaptiv-Untergrenze a1(k) zu bestimmen in SCHRITT10-17. In SCHRITT10-17 subtrahiert der Begrenzer 30 auch die abnehmende Einheitenänderung ΔDEC von dem derzeitigen Wert ah (k-1) der Adaptiv-Obergrenze ah um hierdurch eine neue adaptive Obergrenze ah (k) zu bestimmen.
Wenn das Fahrzeug sich in SCHRITT10-16 in dem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet, dann werden die derzeitigen Werte der Adaptiv-Obergrenze und Untergrenze ah, al in SCHRITT10-18 beibehalten.
In der derzeitigen Ausführungsform sind die abfallende Einheitenänderung ΔDEC und die ansteigende Einheiten-Änderung ΔINC in Beziehung zueinander gemäß ΔDEC<ΔINC.
Wenn das bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich über die Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF (positiv) hinaus abweicht, dann bestimmt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-19, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem Zustand unmittelbar nach Abschneiden der Zufuhr von Brennstoff befindet oder nicht (inklusive während die Zufuhr von Brennstoff im Begriff ist, abgeschnitten zu werden), oder ob sich die Brennkraftmaschine 1 in dem Zustand unmittelbar nachdem sie startet befindet oder nicht, oder ob Brennkraftmaschine 1 sich in dem Zustand unmittelbar nach dem Ende ihres Mager-Betriebs-Modus befindet oder nicht. Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht in einem dieser Zustände befindet, dann addiert der Begrenzer 30 in SCHRITT10-20 die ansteigende Einheit-Änderung ΔINC zu dem derzeitigen Wert ah(k-1) der Adaptiv-Obergrenze AH, um hierdurch eine neue Obergrenze ah(k) zu erhalten. In SCHRITT10-20 addiert der Begrenzer 30 auch die abfallende Einheit-Änderung ΔDEC zu dem derzeitigen Wert al(k-1) des Adaptiv-Untergrenze al um hierdurch eine neue Adaptiv-Untergrenze al(k) zu bestimmen.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in einem der Zustände in SCHRITT10-19 befindet, dann werden die derzeitigen Werte der Adaptiv-Obergrenze und Untergrenze ah, al in SCHRITT10-21 beibehalten.
Wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich, welcher in SCHRITT10-10 oder SCHRITT10-12 aus der Nicht-Leerlauf-Obergrenze AHF und der Nicht-Leerlauf-Untergrenze ALF bestimmt wird, abweicht, dann setzt der Begrenzer 30 in SCHRITT10-22 den integrierten Wert der Schalt-Funktion σ quer (siehe SCHRITT8-2 in 15) zwangsweise auf den in dem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus bestimmten integrierten Wert. Nach SCHRITT10-22 kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Hauptroutine zurück.
In der derzeitigen Ausführungsform werden die Initial-Werte der Adaptiv-Untergrenze und Obergrenze ah, al, wenn die abgasseitige Steuer/Regel-Einheit 7a aktiviert ist, das heißt wenn das Fahrzeug seinen Betrieb startet, der vierte vorbestimmte Untergrenze-Wert L beziehungsweise der dritte vorbestimmte Obergrenze-Wert H, das heißt, der Initial-Bereich des adaptiven erlaubbaren Bereichs ist der Gleiche, wie der erlaubbare Bereich für Niedrig-Niveau-Instabil.
In der derzeitigen Ausführungsform wird, wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand sich in dem Niedrig-Niveau-Instabil- oder Hoch-Niveau-Instabil-Zustand befindet, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in einem von dem Leerlauf-Zustand abweichenden Betriebszustand befindet, die Adaptiv-Obergrenze und Untergrenze ah, al in SCHRITT10-15, SCHRITT10-17, SCHRITT10-20 aktualisiert. In dem oben genannten instabilen Zustand werden durch das Verarbeiten von SCHRITT10-1-2 oder SCHRITT10-1-4 (siehe 20) in einem nächsten Steuer/Regel-Zyklus die Adaptiv-Obergrenze und Untergrenze ah, al zwangsweise auf feste vorbestimmte Werte gesetzt, das heißt auf den ersten vorbestimmten Obergrenzen-Wert STABH, und so weiter, korrespondierend zu dem erlaubbaren Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau und dem erlaubbaren Bereich für Instabil-Hoch-Niveau. Wenn der SLD-Steuer/Regel-Zyklus sich in dem Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand befindet, kann daher das Verarbeiten von SCHRITT10-15, SCHRITT10-17, SCHRITT10-20 unterlassen werden.
Das in jedem Steuer/Regel-Zyklus von dem Begrenzungs-Verfahrens bestimmte differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd wird in einer Zeit-Serien-Weise in einem Speicher gespeichert (SCHRITT10, nicht gezeigt) und wird für die oben genannte Verarbeitungsoperation des Schätz-Vorrichtung 26 verwendet.
Gemäß dem Begrenzungs-Verfahren in SCHRITT10 wird, während die Brennkraftmaschine 1 sich in dem Leerlauf-Zustand befindet, einer ("either one") der festen erlaubbaren Bereiche inklusive dem erlaubbaren Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau, dem erlaubbaren Bereich für Instabil-Hoch-Niveau, dem erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb (insbesondere dem erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb, dessen Untergrenze auf dem dritten vorbestimmten Untergrenze-Wert LI fixiert ist (siehe 18)), und der erlaubbare Bereich für Leerlauf wird als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl etabliert (normalerweise wird der erlaubbare Bereich für Leerlauf etabliert), in Abhängigkeit von dem SLD-Steuer/Regel-Zustand und dem Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1. Das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl wird von dem etablierten erlaubbaren Bereich begrenzt, um das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu bestimmen.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in einem Betriebszustand befindet, welcher von dem Leerlauf-Zustand abweicht, wird in Abhängigkeit von dem SLD-Steuer/Regel-Zustand und dem Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1 irgendeiner der erlaubbaren Bereiche inklusive dem erlaubbaren Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau dem erlaubbaren Bereich für Instabil-Hoch-Niveau, dem erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Mager-Mischung-Betrieb (insbesondere der erlaubbare Bereich nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb, dessen Untergrenze auf die variable Adaptiv-Untergrenze al gesetzt wird), dem erlaubbaren Bereich nach Last-Betrieb und dem adaptiven erlaubbaren Bereich als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl etabliert (normalerweise wird der adaptive erlaubbare Bereich etabliert). Das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl ist auf den etablierten erlaubbaren Bereich begrenzt, um das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu bestimmen.
Unabhängig davon, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in einem vom Leerlauf-Zustand abweichenden Betriebszustand, oder sich in dem Leerlauf-Zustand befindet, wird, wenn sich die festgestellte Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes in dem Hoch-Niveau instabilen Zustand befindet, der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den schmalsten erlaubbaren Bereich für Instabil-Hoch-Niveau gesetzt, dessen Obergrenze AHF oder AHFI und Untergrenze ALF oder ALFI in SCHRITT10-1-2 auf den fixierten ersten vorbestimmten Obergrenze-Wert STABH beziehungsweise den fixierten ersten vorbestimmten Untergrenze-Wert STABL gesetzt sind.
Wenn sich der SLD-Steuer/Regel-Zustand in dem Niedrig-Niveau instabilen Zustand befindet, und sich die Brennkraftmaschine 1 in einem anderen Betriebszustand als dem Leerlauf-Zustand befindet, dann wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau gesetzt, welcher eine Standard-Ausdehnung aufweist, deren Obergrenze und Untergrenze AHF, ALF in SCHRITT10-1-4 auf den dritten vorbestimmten Obergrenzen-Wert H beziehungsweise den vierten vorbestimmten Untergrenzen-Wert L gesetzt werden. Wenn sich der SLD-Steuer/Regel-Zustand nicht in den Hoch-Niveau-Instabil-Zustand befindet, oder wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Zustand unmittelbar nach Abschneiden der Zufuhr von Brennstoff, oder unmittelbar nachdem sie startet, oder unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus befindet, oder wenn das Fahrzeug sich nicht in dem Zustand unmittelbar nach seinem Start befindet, und die Brennkraftmaschine 1 sich im Leerlaufzustand befindet, dann wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den verhältnismäßig schmalen erlaubbaren Bereich für Leerlauf gesetzt, dessen Obergrenze und Untergrenzen AHFI, ALFI, in SCHRITT10-1-4, SCHRITT10-1-10 auf den fixierten zweiten vorbestimmte Untergrenze-Wert HI beziehungsweise den festen dritten vorbestimmten Untergrenze-Wert LI gesetzt werden.
In dem normalen Zustand, das heißt wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand sich nicht in dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand oder in dem Niedrig-Niveau instabilen Zustand befindet, oder wenn die Brennkraftmaschine 1 sich nicht in dem Zustand unmittelbar nach dem Abschneiden der Zufuhr von Brennstoff, oder unmittelbar nach ihrem Start, oder unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus oder nicht in dem Leerlauf-Zustand befindet, oder wenn sich das Fahrzeug nicht in dem Zustand unmittelbar nach dem Start befindet, dann wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den adaptiven erlaubbaren Bereich gesetzt, dessen Obergrenze und Untergrenzen AHF, ALF in SCHRITT10-1-19 auf die adaptive obere beziehungsweise Untergrenze ah, al gesetzt werden.
Wenn in dem adaptiven erlaubbaren Bereich das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in dem adaptiven erlaubbaren Bereich liegt (zu dieser Zeit ist kcmd = usl), dann werden nach dem Begrenzungsverfahren die Adaptiv-Obergrenze und Untergrenze ah, al, des adaptiven erlaubbaren Bereichs in einer solchen Richtung aktualisiert, dass sie sich in jedem Steuer/Regel-Zyklus um die abfallende Einheit-Änderung ΔDEC auf jeweilige von dem ersten vorbestimmten Obergrenze-Wert STABH und dem ersten vorbestimmten Untergrenze-Wert STABL bereitgestellte Werte erniedrigen, in SCHRITT10-15.
Wenn das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem adaptiven erlaubbaren Bereich über dessen Obergrenze hinaus abweicht (zu dieser Zeit ist kcmd = ah(k-1), dann wird nach dem Begrenzungs-Verfahren die Adaptiv-Obergrenze ah in einer solchen Richtung aktualisiert, dass sich die Obergrenze des adaptiven erlaubbaren Bereichs um die ansteigende-Einheiten-Änderung ΔINC in jedem Steuer/Regel-Zyklus auf eine von dem vierten vorbestimmten Obergrenze-Wert HH bereitgestellte Grenze erhöht, in SCHRITT10-20. Gleichzeitig wird die Adaptiv-Untergrenze al um die abfallende Einheit-Änderung ΔDEC in jedem Steuer/Regel-Zyklus zu einem von dem ersten vorbestimmten Untergrenze-Wert STABL bereitgestellten Grenze in einer solchen Richtung aktualisiert, dass sich die Untergrenze des adaptiven erlaubbaren Bereichs erniedrigt.
Wenn das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältniss usl von dem adaptiven erlaubbaren Bereich über dessen Untergrenze hinaus abweicht (zu dieser Zeit ist kcmd = al(k-1)), wird in ähnlicher Weise in SCHRITT10-17 nach dem Begrenzungs-Verfahren die Adaptiv-Untergrenze al in einer solchen Richtung aktualisiert, dass sich die Untergrenze des adaptiven erlaubbaren Bereichs um die ansteigende-Einheit-Änderung ΔINC in jedem Steuer/Regel-Zyklus auf eine von dem fünften vorbestimmten Untergrenze-Wert LL bereitgestellten Grenze erniedrigt. Gleichzeitig wird die Adaptiv-Obergrenze ah in einer solchen Richtung aktualisiert, dass die Obergrenze des adaptiven erlaubbaren Bereichs sich um die Erniedrigungs-Einheiten-Änderung ΔDEC in jedem Steuer/Regel-Zyklus zu einer von dem ersten vorbestimmten Obergrenze-Wert STABH bereitgestellten Grenze erniedrigt.
Die Weise, in welcher sich der adaptive erlaubbare Bereich daher mit der Zeit ändert, und auch die Weise, in welcher sich das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl mit der Zeit ändert, werden in 21 erläutert. Wie in 21 gezeigt, wird, wenn die bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in dem adaptiven erlaubbaren Bereich liegt (al < usl < ah) sowohl die Adaptiv-Obergrenze wie Untergrenze ah, al in einer solchen Richtung aktualisiert, dass sich der adaptive erlaubbare Bereich erniedrigt, um hierdurch fortschreitend den oberen und unteren Bereich des adaptiven erlaubbaren Bereichs zu reduzieren.
Wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem adaptiven erlaubbaren Bereich entweder über die Adaptiv-Obergrenze oder die Adaptiv-Untergrenze ah, al hinaus abweicht (usl > ah oder usl < al), wird diejenige der Adaptiv-Obergrenze und Untergrenze ah, al, über welche hinaus das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl abweicht, in einer solchen Richtung aktualisiert, dass sich der adaptive erlaubbare Bereich erhöht, und sich daher fortschreitend erhöht. Gleichzeitig wird der andere des adaptiven oberen und unteren Bereichs ah, al in einer solchen Richtung aktualisiert, dass sich der adaptive erlaubbare Bereich verkleinert, und sich daher fortschreitend verkleinert.
Ausser, wenn sich der SLD-Steuer/Regel-Zustand in dem Hoch-Niveau-Instabil-Zustand oder in dem Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand befindet, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in dem Zustand unmittelbar nach dem Abschneiden der Brennstoff-Zufuhr befindet, oder unmittelbar nach ihrem Start oder unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus, wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb gesetzt, das heißt den erlaubbaren Bereich, dessen Obergrenze am weitesten ist, dessen Obergrenze AHF oder AHFI auf den festen fünften vorbestimmten Obergrenzen-Wert AFCH gesetzt ist. Daher wird in SCHRITT10-1-6 die Obergrenze AHF oder AHFI daran gehindert, einen Wert außerhalb des fünften vorbestimmten Obergrenze-Werts AFCH in der Richtung aufzuweisen, dass der erlaubbare Bereich reduziert wird.
In dem erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb, wird, wenn sich die Brennkraftmaschine 1 in dem Leerlauf-Zustand befindet, die Untergrenze ALFI auf den festen dritten vorbestimmten Untergrenze-Wert LI gesetzt, welches die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs für Leerlauf ist. Wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in einem von dem Leerlauf-Zustand abweichenden Betriebszustand befindet, wird die Untergrenze ALFI des erlaubbaren Bereichs nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb auf die variable Adaptiv-Untergrenze al gesetzt. Die Untergrenze ALF (= al) wird in jedem Steuer/Regel-Zyklus genau in der gleichen Weise wie die Adaptiv-Untergrenze al des adaptiven erlaubbaren Bereichs in Abhängigkeit davon aktualisiert, wie das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb abweicht, außer wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb über seinen Obergrenze hinaus abweicht, in SCHRITT10-15, SCHRITT10-17, SCHRITT10-21.
Die Weise, in welcher der erlaubbare Bereich nach FC aus dem erlaubbaren Bereichs nach FC/Start/Magerer-Mischung-Betrieb, etabliert als der erlaubbare Bereich, sich mit der Zeit ändert, und auch die Weise, in welcher das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl sich mit der Zeit ändert, sind in 22 gezeigt. In gleicher Weise wird die Weise, in welcher der erlaubbare Bereich nach dem Start sich mit der Zeit ändert, beziehungsweise die Weise, in welcher der erlaubbare Bereich nach Betrieb mit Mager-Mischung sich mit der Zeit ändert in 23 und 24 gezeigt.
Wie in 22 gezeigt, wird, wenn die Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 beginnt, abgeschnitten zu werden, der erlaubbare Bereich nach FC als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl gesetzt, bis eine vorgeschriebene Zeit nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist verstreicht, und die Obergrenze AHF hiervon wird bei dem fünften vorbestimmten Obergrenze-Wert AFCH festgehalten. Daher wird die Obergrenze des erlaubbaren Bereichs (der erlaubbare Bereich nach FC) weit gemacht. In dem dargestellten Beispiel befindet sich die Brennkraftmaschine 1 in einem von dem Leerlaufzustand abweichenden Betriebs-Zustand, und die Untergrenze ALF des erlaubbaren Bereichs nach FC ist auf die Adaptiv-Untergrenze al gesetzt. Im Wesentlichen wird die Untergrenze ALF der Adaptiv-Untergrenze al in der gleichen weise wie der adaptive erlaubbare Bereich sequenziell aktualisiert. Allerdings wird, wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl die Obergrenze AHF (= AFCH) des erlaubbaren Bereichs nach FC übersteigt, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in dem Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist befindet (inklusive dem Zustand, in welchem die Zufuhr von Brennstoff im Begriff ist, abgeschnitten zu werden), die Untergrenze ALF (= al) der Adaptiv-Untergrenze al bei einem konstanten Wert (nicht aktualisiert) aufrecht erhalten, gemäß dem Verarbeiten von SCHRITT10-21.
In 22 wird der erlaubbare Bereich, bevor die Zufuhr von Brennstoff beginnt abgeschnitten zu werden, und nach dem Verlaufen einer vorbestimmten Zeit nach Abschneiden der Brennstoff-Zufuhr, auf den adaptiven erlaubbaren Bereich (normalen Betriebs-Zustand) gesetzt. In dieser Ausführungsform wird, da der Zustand, in welchem die Zufuhr von Brennstoff im Begriff ist, abgeschnitten zu werden, in dem Zustand unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist enthalten ist, der erlaubbare Bereich von dem Start des Abschneidens der Zufuhr von Brennstoff auf den erlaubbaren Bereich nach FC gesetzt, und seine Obergrenze AHF wird auf den fünften vorbestimmten Obergrenze-Wert AFCH gesetzt. Während die Zufuhr von Brennstoff im Begriff ist, abgeschnitten zu werden, wird allerdings das Luft-Brennstoff-Verhältnis nicht gemäß dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD manipuliert, welches von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugt wird. Daher kann der erlaubbare Bereich, während die Zufuhr von Brennstoff im Begriff ist, abgeschnitten zu werden, irgendein willkürlicher erlaubbarer Bereich sein, und muss nicht notwendigerweise der erlaubbare Bereich nach FC sein. Alternativ hierzu kann, während die Zufuhr von Brennstoff im Begriff ist, abgeschnitten zu werden, das Verfahren des Begrenzens das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl nicht ausgeführt werden.
Der erlaubbare Bereich nach dem Start wird wie folgt gesetzt: Wie in 23 gezeigt, wird beim Verarbeiten des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28, nachdem die Brennkraftmaschine 1 ihren Betrieb startet (das Verarbeiten des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 startet im Wesentlichen, wenn die Aktivierung von sowohl dem O₂-Sensor 6 als auch dem LAF-Sensor 5 bestätigt ist, siehe 9), das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl beginnt berechnet zu werden. Der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl wird auf den erlaubbaren Bereich nach dem Start gesetzt. Dessen Obergrenze AHFI (in dem dargestellten Beispiel der Betriebs-Zustand der Brennkraftmaschine 1 nachdem sie startet, ist der Leerlaufzustand) wird bei dem fünften vorbestimmten Obergrenze-Wert AFCH (dessen Obergrenze weit ist) festgehalten, bis eine vorbestimmte Zeit verstreicht, nachdem die Brennkraftmaschine 1 startet. Da die Brennkraftmaschine 1 sich zu dieser Zeit in dem Leerlaufzustand befindet, wird die Untergrenze ALFI des erlaubbaren Bereichs nach dem Starten auf den dritten vorbestimmten Untergrenze-Wert LI gesetzt.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 nach ihrem Start in dem Leerlauf-Zustand gehalten wird, dann wird der erlaubbare Bereich nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 im Wesentlichen auf den erlaubbaren Bereich für Leerlauf (AHFI = HI, ALFI = LI) gesetzt, wie gezeigt.
Der erlaubbare Bereich nach Betrieb mit Mager-Mischung wird wie folgt gesetzt. Wie in 24 gezeigt, werden, wenn der Betriebsmodus der Brennkraftmaschine 1 von dem Mager-Betriebs-Modus zu dem Normal-Betriebs-Modus wechselt, der Verarbeiten-Vorgang des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 und die Manipulation des Luft-Brennstoff-Verhältnisses gemäß dem von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD wieder aufgenommen. Bis eine vorbestimmte Zeit nach dem Verarbeitungs-Vorgang des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 verstreicht, und die Manipulation des Luft-Brennstoff-Verhältnis gemäß dem von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD wieder aufgenommen wird (unmittelbar nach dem Ende der Mager-Betriebs-Modus) wird der erlaubbare Bereich nach dem Betrieb mit Mager-Mischung als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl gesetzt, und seine Obergrenze AHF wird bei dem fünften vorbestimmten Obergrenzen-Wert AFCH festgehalten. Daher wird die Obergrenze des erlaubbaren Bereichs (des erlaubbaren Bereiches nach Betrieb mit Mager-Mischung) weit gemacht. In dem dargestellten Beispiel ist der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 nach dem Mager-Betriebs-Modus ein von dem Leerlauf-Zustand abweichender Normal-Betriebs-Modus, und die Untergrenze ALF des erlaubbaren Bereichs nach Betrieb mit Mager-Mischung wird auf die Adaptiv-Untergrenze al gesetzt und sequenziell in der gleichen Weise aktualisiert, wie der adaptive erlaubbare Bereich. Wenn das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl allerdings die Obergrenze AHF (= AFCH) des erlaubbaren Bereichs nach Betrieb mit Mager-Mischung überschreitet, wird die Untergrenze ALF (= al) des erlaubbaren Bereichs nach Betrieb mit magerer Mischung konstant gehalten, gemäß dem verarbeiten in SCHRITT10-21.
In dem Mager-Betriebs-Modus werden, insofern als der Verarbeitungs-Vorgang des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 nicht ausgeführt wird, das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und die Obergrenze und Untergrenze AHF, ALF des erlaubbaren Bereichs bei Werten unmittelbar vor dem Start des Mager-Betriebs-Modus gehalten. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Periode, in welcher der erlaubbare Bereich nach Betrieb mit Mager-Mischung als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl gesetzt ist, bis die vorbestimmte Zeit nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus verstreicht. Allerdings kann der erlaubbare Bereich nach Betrieb mit Mager-Mischung gesetzt werden, bis die geschätzte, beispielsweise sequenziell von dem Schätz-Vorrichtung 26 nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus bestimmte, differenzielle Ausgabe VO2 quer, das heißt der von der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer bestimmte geschätzte Wert der Ausgabe des O₂-Sensors 6 im Wesentlichen dem Luft-Brennstoff-Verhältnis Referenz-Wert FLAF/BASE gleich wird.
Wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand nicht in dem Niedrig-Niveau-Instabil-Zustand oder dem Hoch-Niveau instabilen Zustand ist, oder sich die Brennkraftmaschine 1 nicht in dem Zustand unmittelbar nachdem das Zuführen von Brennstoff unterbrochen ist, oder unmittelbar nach dem Start, oder unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus befindet, oder das Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine 1 sich in dem Zustand unmittelbar nachdem es startet befindet (zu dieser Zeit ist die Brennkraftmaschine 1 nicht im Leerlauf) dann ist der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich nach Last-Betrieb gesetzt (dessen Untergrenze schmal ist), wobei die Untergrenze ALF auf den zweiten vorbestimmten Untergrenze-Wert VSTL gesetzt ist, und die Untergrenze ALF daran gehindert wird, einen Wert außerhalb des zweiten vorbestimmten Wertes VSTL der Untergrenze in einer solchen Richtung anzunehmen, dass der erlaubbare Bereich in SCHRITT10-1-21 erhöht wird.
In dem erlaubbaren Bereich nach Last-Antrieb wird in SCHRITT10-1-19 die Obergrenze AHF auf die variable adaptive Obergrenze ah gesetzt. Die Obergrenze AHF (= ah) wird in jedem Steuer/Regel-Zyklus exakt in der gleichen Weise aktualisiert, wie die Adaptiv-Obergrenze ah des adaptiven erlaubbaren Bereichs, in Abhängigkeit davon, wie das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich nach Antreiben unter Last abweicht, mit Ausnahme, wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich nach Antreiben unter Last außerhalb seiner Untergrenze abweicht, in SCHRITT10-15, SCHRITT10-18, SCHRITT10-20.
Die Weise, in welcher der erlaubbare Bereich nach Antreiben unter Last, welcher als der erlaubbare Bereich etabliert ist, sich mit der Zeit ändert, und auch die Weise, in welcher das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl sich mit der Zeit ändert, sind in 25 gezeigt.
Wie in 25 gezeigt ist, wird, wenn die Maschine damit beginnt, sich von dem Leerlauf-Zustand der Brennkraftmaschine 1 aus zu bewegen (die Brennkraftmaschine 1 beginnt, ihre Last anzutreiben) der erlaubbare Bereich auf den erlaubbaren Bereich nach Antreiben unter Last gesetzt, und seine Untergrenze ALF wird an dem zweiten vorbestimmten Untergrenzen-Wert VSTL festgehalten, bis eine vorbestimmte Zeit nachdem das Fahrzeug zu fahren beginnt verstrichen ist (unmittelbar nachdem das Fahrzeug zu fahren beginnt). Daher wird die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs (der erlaubbare Bereich nach Antreiben unter Last) verhältnismäßig schmal gemacht. In diesem Fall wird die Untergrenze AHF des erlaubbaren Bereichs nach Antreiben unter Last auf die Adaptiv-Obergrenze ah gesetzt, und in der gleichen Weise sequenziell aktualisiert, wie bei dem adaptiven erlaubbaren Bereich.
Während die Brennkraftmaschine 1 sich im Leerlauf befindet, und bevor das Fahrzeug zu fahren beginnt, wird der erlaubbare Bereich normalerweise auf den erlaubbaren Bereich für Leerlauf gesetzt (AHFI = HI, ALFI = LI). In 25 wird der erlaubbare Bereich nach Verstreichen der vorbestimmten Zeit nachdem das Fahrzeug zu fahren beginnt auf den adaptiven erlaubbaren Bereich (Normal-Zustand) gesetzt.
Die in SCHRITT10 ausgeführten Details des Begrenzungs-Vorgangs wurden oben beschrieben.
Unter Rückbezug auf 8 addiert der Addierer 31 in dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 den Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE (spezifischer das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE, welches von der später beschriebenen Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 in SCHRITT12 bestimmt wurde, in dem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus) zu dem von dem Begrenzer 30 bestimmten differenziellen Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd, um hierdurch in dem derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus in SCHRITT11 ein Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu bestimmen.
Das derartig bestimmte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD wird in jedem Steuer-Regel-Zyklus in einer Zeit-Serien-Weise in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeichert. Wenn die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b das von dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 bestimmte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD der abgasseitigen Steuer/Regel-Einheit 7a verwendet (siehe SCHRITTf in 6), wird das in der Zeit-Serien-Weise gespeicherte letzte Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD selektiert.
Dann führt der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 in SCHRITT12 ein Verfahren des Setzens (Aktualisierens) des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wertes FLAF/BASE mit der Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 aus, wonach das Verarbeiten in dem derzeitigen Steuer/Regel-Zyklus beendet ist.
In der derzeitigen Ausführungsform wird der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE als die Summe einer vorbestimmten festen Komponente flaf/base (im Folgenden als eine "feste Referenz-Wert-Komponente flaf/base" bezeichnet) und einer variablen Komponente flaf/adp (im Folgenden als eine "variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp" bezeichnet) das heißt als FLAF/BASE = flaf/base + flaf/adp definiert. Zum variablen Setzen des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Werts FLAF/BASE wird der Wert der variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp eingestellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die feste Referenz-Werte-Komponente flaf/base als ein "stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis" betrachtet.
Das Verarbeiten von SCHRITT12 wird gemäß dem in 26 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt.
Die Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 bestimmt in SCHRITT12-1, ob die differenzielle Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 von einem Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Nähe von "0" ist (ein Bereich, dessen Untergrenze und Obergrenze auf feste Werte ADL (< 0) beziehungsweise ADH (> 0) gesetzt werden, im Folgenden als ein "Konvergenz-Bestimmungs-Bereich" bezeichnet) oder nicht. Anders ausgedrückt, bestimmt die Referenz-Wert-Setze-Einheit 11, ob die Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 im Wesentlichen zu ihrem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert ist oder nicht. In der derzeitigen Ausführungsform sind die absoluten Werte der Untergrenze und Obergrenze ADL, ADH des Konvergenz-Bestimmungs-Bereiches identisch zueinander (|ADL| = |ADH|).
Wenn die differenzielle Ausgabe VO2 in den Konvergenz-bestimmenden Bereich fällt (ADL < VO2 < ADH), und wenn daher die Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 im Wesentlichen zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert ist, vergleicht die Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 den Wert des von dem Begrenzer 30 in SCHRITT9 bestimmten Stabilität-bestimmenden Basis-Parameters Pstb (siehe SCHRITT9-1, gezeigt in 16) (das Verfahren des Bestimmens der Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes) mit einem vorbestimmten Wert δ (> 0) in SCHRITT12-2, um hierdurch die Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes zu bestimmen, wie in dem in 16 gezeigten SCHRITT9-4.
Der vorbestimmte Wert δ, welcher mit dem Stabilität-bestimmenden-Basis-Parameter Pstb in SCHRITT12-2 zu vergleichen ist, ist kleiner als der in SCHRITT9-4, gezeigt in 16, verwendete vorbestimmte Wert ε, was die Bedingung zum Bestimmen, dass der SLD-Steuer/Regel-Zustand stabil ist, strikter macht.
Wenn PSTB < δ ist, wodurch bestimmt wird, dass der SLD-Steuer/Regel-Zustand stabil ist, dann stellt die Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 in SCHRITT12-3 bis SCHRITT12-7 die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp in Abhängigkeit von der von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 in SCHRITT8-3, gezeigt in 15, bestimmten adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp ein (der Adaptiv-Steuer-/Regel-Gesetz-Komponente des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl).
Genauer gesagt, vergleicht die Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 den Wert der adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp mit einem vorbestimmten Bereich in der Nähe von "0" (einem Bereich, dessen Obergrenze und Untergrenze jeweils auf vorbestimmte (feste) Werte NRL (< 0) beziehungsweise NRH (> 0) gesetzt werden, welche im Folgenden als "Referenz-Wert-Einstell-Totzone" bezeichnet werden), oder nicht, in SCHRITT12-3, SCHRITT12-5. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Absolutwerte der Obergrenze und Untergrenze NRL, NRH der Referenz-Wert-Einstell-Totzone identisch zueinander |(NRL| = |NRH|).
Wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp kleiner ist als die Untergrenze NRL der Referenz-Wert-Justage-Totzone uadp < NRL) dann subtrahiert in SCHRITT12-4 die Referenz-Wert-Setze-Einheit eine vorbestimmte (konstante) Änderung Δflaf (> 0, im Folgenden als eine "Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf" bezeichnet) von einem derzeitigen Wert flaf/adp(k-1) (ein in dem vorangegangenen Steuer/Regel-Zyklus bestimmter Wert) der variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp, um hierdurch eine neue variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp (k) zu bestimmen. Das heißt die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp wird um die Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf reduziert.
Wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp größer ist als die Obergrenze NRH der Referenz-Wert-Einstell-Totzone (uadp > NRH) dann addiert in SCHRITT12-6 die Referenz-Wert-Setze-Einheit 11 die Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf zu der derzeitigen Wert flaf/adp(k-1) der variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp, um hierdurch eine neue variable Referenz-Wert- Komponente flaf/adp(k) zu bestimmen. Das heißt, die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp wird um die Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf erhöht.
Wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp in die Referenz-Wert-Einstell-Totzone fällt (NRL ≤ uadp ≤ NRH), dann wird der Wert der variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp in SCHRITT12-7 nicht geändert, sondern bei dem derzeitigen Wert flaf/adp (k-1) gehalten.
Dann addiert die Referenz-Werte-Setze-Einheit 11 den Wert der in einem der SCHRITT12-4, SCHRITT12-6, SCHRITT12-7 bestimmten variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp(k) zu der festen Referenz-Wert-Komponente flaf/base addiert, um hierdurch den Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenzwert FLAF/BASE zu bestimmen, welcher verwendet wird, um das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD in SCHRITT11 in dem nächsten Steuer/Regel-Zyklus in SCHRITT12-8 zu bestimmen. Danach kehrt die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Haupt-Routine zurück.
Wenn die Ausgabe VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 in SCHRITT12-1 nicht zu ihrem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert ist (VO2 ≤ ADL oder VO2 ≥ ADH), oder wenn in SCHRITT12-2 der SLD-Steuer/Regel-Zustand instabil ist (Pstb ≥ δ), dann wird die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp nicht geändert, sondern SCHRITT12-7 wird ausgeführt, um den Wert der variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp bei dem derzeitigen Wert flaf/adp (k-1) zu halten. Dann wird SCHRITT12-8 ausgeführt, um den Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE zu bestimmen, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 8 gezeigten Haupt-Routine zurückkehrt.
Die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp, welche in Abhängigkeit von dem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp variiert wird, wird in einem nicht flüchtigen Speicher (nicht gezeigt) gespeichert, beispielsweise einem EEPROM, sodass sie nicht verloren sein wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 im Betrieb gestoppt wird, und die abgasseitige Steuer-/Regel-Einheit 7a ausgeschaltet wird. Der gespeicherte Wert der variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp wird als ein Initial-Wert der variablen Referenz-Wert-Komponente flaf/adp verwendet, wenn die Brennkraftmaschine 1 das nächste Mal betätigt wird. Der Initial-Wert der Brennkraftmaschine 1, wenn die Brennkraftmaschine 1 zum ersten Mal betrieben wird, ist "0".
Die Weise, in welcher die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp in SCHRITT12 variiert, und die Weise, in welcher die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp und die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE in Abhängigkeit von dem Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp variieren, werden im oberen beziehungsweise unteren Teil von 27 gezeigt.
Wie in 27 gezeigt ist, wird, wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp in die Referenz-Wert Einstell-Totzone fällt (Perioden T1, T3, T5), die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp und der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE nicht variiert, sondern konstant gehalten. Wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp größer ist als die Obergrenze NRH der Referenz-Wert-Einstell-Totzone (eine Periode T2 in 27) wird die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp und die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE in jedem Steuer/Regel-Zyklus um die Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf erhöht. Wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp kleiner ist als die Untergrenze NRL der Referenz-Wert-Einstell-Totzone (eine Periode T4 in 27), wird die variable Referenz-Wert-Komponente flaf/adp und die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Variable FLAF/BASE in jedem Steuer/Regel-Zyklus um die Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf reduziert. In dieser Weise wird die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp schließlich zu einem solchen Wert konvertiert, dass das Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp in die Referenz-Wert-Einstell-Totzone fällt.
Details des Betriebs der Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben.
Der Betrieb des Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung wird wie folgt zusammengefasst. Im Wesentlichen erzeugt der manipulierte Variable-Erzeuger 29 (die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27, die Schätz-Vorrichtung 26 und der Identifzierer 25) des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeugers 28 nacheinander das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als eine Eingabe, welche zu dem Objekt-Abgas-System E zu geben ist, um das Ausgabesignal VO2/AUSGABE von dem in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter 3 angeordneten O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren, das heißt der Differenz zwischen dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE, welcher benötigt wird, um das Ausgabesignal VO2/AUSGABE zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren. Der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE wird zu dem differenziellen Kommando- Luft-Brennstoff Verhältnis kcmd(im Wesentlichen ist kcmd = usl) addiert, welches durch Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl erzeugt wird, um hierdurch sequenziell das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu bestimmen. Das maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b stellt die Brennstoff-Injektions-Menge für die Brennkraftmaschine 1 ein, um die Ausgabe des LAF-Sensors 5 (detektiertes Luft-Brennstoff-Verhältnis) zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren, um hierdurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 mittels Rückkopplung zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu steuern/regeln. In dieser Weise wird das Ausgabesignal VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert, welches den katalytischen Konverter 3 geeignet macht, unabhängig von der Alterung desselben, eine optimale Abgas-Reinigungs-Fähigkeit bereitzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform führt die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 zum Berechnen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren aus, welches hochstabil ist gegen den Effekt von Störungen. Durch Berechnen des bedarfsabhängigen differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl bestimmt die Schätz-Vorrichtung 26 sequenziell die geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer, welche der geschätzte Wert der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 ist, nach der totalen Totzeit d, welche die Summe aus der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E, welches den katalytischen Konverter 3 enthält, ist, und der Totzeit t2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-Systems (umfassend die Brennkraftmaschine 1 und die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b). Das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren, welches unter Verwendung der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer konstruiert ist, genauer das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren, welches zum Konvergieren der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer zu "0" konstruiert ist, wird durch die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 zum Bestimmen des bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl ausgeführt.
In dieser Art ist es möglich, das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl geeignet zu erzeugen, um die Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O2-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren, während gleichzeitig bezüglich des Effektes der Totzeiten d1, d2 des Objekt-Abgas-Systems E und dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-System kompensiert wird.
Die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 als Parameter des Abgas-System-Modells (das Modell zum Ausdrücken des Verhaltens des Objekt-Abgas-Systems E), welche zum Ausführen des adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahrens mit dem Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 benötigt werden, und das Verfahren zum Berechnen der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer mit dem Schätz-Vorrichtung 26 werden sequenziell in einer Real-Zeit-Basis durch die Identifizier-Vorrichtung 25 identifiziert. Die Gleit-Modus-Steuer/Regel-Vorichtung 27 und die Schätz-Vorrichtung 26 bestimmen das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl und die geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer unter Verwendung der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut, welche die identifizierten Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 sind.
Daher sind die Werte der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut hoch-zuverlässig, weil abhängend von dem Verhalten der Objekt-Abgas-Systems E, wodurch die Zuverlässigkeit des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl und der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer erhöht wird.
Bei der maschineseitigen Steuer/Regel-Einheit 7b zum Manipulieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 steuert im Wesentlichen die Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung 18 als eine Steuer-/Regel-Vorrichtung vom rekusiven Typ, welche dazu geeignet ist, Verhaltens-Veränderungen der Brennkraftmaschine 1 geeignet zu kompensieren, das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD. Daher kann das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 akkurat zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD gesteuert/geregelt werden, und daher kann das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 stabil und akkurat zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, welches von dem manipulierten Variable-Erzeuger 29 zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL erzeugt wird, begrenzt, um das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd in dem erlaubbaren Bereich begrenzt zu erzeugen, wodurch schließlich das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD bestimmt wird. Daher wird, selbst wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl eine große Variation, wie eine Spitze ("spike"), erleidet, das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD und daher das derzeitige Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 davor bewahrt, exzessiv zu variieren, sodass die Brennkraftmaschine 1 stabil arbeiten kann.
In der derzeitigen Ausführungsform wird der erlaubbare Bereich normalerweise als der erlaubbaren Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl gesetzt. Die Adaptiv-Obergrenze und -Untergrenze ah, al des adaptiven erlaubbaren Bereichs werden in Abhängigkeit davon sequenziell variabel aktualisiert, wie das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl von dem erlaubbaren Bereich abweicht, insbesondere in Abhängigkeit von der Größe des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl mit Bezug auf die Obergrenze und die Untergrenze (siehe 21).
Konsequenter Weise kann erreicht werden, dass der adaptive erlaubbare Bereich genau zu dem Bereich von Werten des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl als eine Eingabe zu dem Objekt-Abgas-System E zum Konvergieren des Ausgabesignals VO2/AUSGABE von dem O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL passt.
Beispielsweise kann in einer Situation, in welcher der Werte-Bereich des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl, welcher kontinuierlich erzeugt worden ist, relativ schmal ist, das heißt in einer Situation, in welcher das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl kontinuierlich in den adaptiven erlaubbaren Bereich fällt, der adaptive erlaubbare Bereich verschmälert werden, um zu dem schmalen Bereich zu passen. Konsequenter Weise kann in einer Situation, in welcher der Bereich der Werte des bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl, welche kontinuierlich erzeugt werden, relativ breit sein, das heißt in einer Situation, in welcher das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl häufig außerhalb des adaptiven erlaubbaren Bereichs fällt, kann der adaptive erlaubbare Bereich erweitert werden, um zu dem weiten Bereich zu passen. In einer Situation, in welcher die Werte des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf die Obergrenze (positiv) des adaptiven erlaubbaren Bereichs zu verschoben wird, das heißt in einer Situation, in welcher das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl häufig von dem adaptiven erlaubbaren Bereich außerhalb seiner Obergrenze abweicht, kann der adaptive erlaubbare Bereich auf die positive Grenze zu verschoben werden, um zu dem verschobenen Bereich zu passen.
Daher tendiert das zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL geeignete bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl dazu, in den erlaubbaren Bereich (adaptiver erlaubbarer Bereich) zu fallen, was in erhöhten Möglichkeiten resultiert, das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD unter Verwendung des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd zu bestimmen (KCMD = usl + FLAF/BASE). Da das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugt wird, kann das Steuer-/Regel-Verfahren zum Konvergieren der Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL stabil ausgeführt werden.
In einer Situation, in welcher aufgrund der Einwirkung einer Störung das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in einem Spike temporär stark variiert und von dem erlaubbaren Bereich (adaptiven erlaubbaren Bereich) abweicht, wird das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd auf einen Wert in dem erlaubbaren Bereich begrenzt, um hierdurch große Variationen des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD zu vermeiden, um es der Brennkraftmaschine 1 zu erlauben, stabil zu operieren. Da der adaptive erlaubbare Bereich nach Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff- Verhältnisses usl aktualisiert wird, kann in diesem Fall das Bestimmen des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD unter direkter Verwendung des obigen ungeeigneten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD und die resultierende Manipulation des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 verlässlich eliminiert werden.
Zum Aktualisieren des adaptiven erlaubbaren Bereichs ist die Erhöhen-Einheit-Veränderung ΔINC, welche eine Veränderung in einem Steuer/Regel-Zyklus der adaptiven Obergrenze ah oder der Adaptiv-Untergrenze al in einer solchen Richtung definiert, dass die Obergrenze oder die Untergrenze erhöht wird, größer als die Erniedrigungs-Einheit-Veränderung ΔDEC, welche eine Veränderung in einem Steuer/Regel-Zyklus der Adaptiv-Obergrenze ah oder der Adaptiv-Untergrenze al in einer solchen Richtung definiert, dass die Obergrenze oder die Untergrenze erniedrigt wird. Daher kann in einer Situation, in welcher das zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL geeignete bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, von dem adaptiven erlaubbaren Bereich abweicht, der adaptive erlaubbare Bereich schnell in einen erlaubbaren Bereich geändert werden, in welchen das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl fällt.
Die Adaptiv-Obergrenze ah des adaptiven erlaubbaren Bereichs ist auf einen Bereich zwischen dem ersten vorbestimmten Obergrenzen-Wert STABH und dem vierten vorbestimmten Untergrenzen-Wert HH begrenzt, und die Adaptiv-Untergrenze al des adaptiven erlaubbaren Bereichs ist auf einen Bereich zwischen dem ersten vorbestimmten Untergrenze-Wert STABL und dem fünften vorbestimmten Untergrenze-Wert LL (siehe SCHRITT10-1-11 bis SCHRITT10-1-18, gezeigt in 20) begrenzt. Daher wird das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD daran gehindert, einen übermäßig mageren oder reichen Wert anzunehmen, was zum gleichmäßigen Arbeiten der Brennkraftmaschine 1 nicht geeignet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl auf den variablen adaptiven erlaubbaren Bereich gesetzt werden, und kann auch auf irgendeinen der korrespondierenden erlaubbaren Bereiche gesetzt werden, wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand instabil ist, oder die Brennkraftmaschine 1 sich in einem bestimmten Betriebszustand befindet, beispielsweise in einem Zustand unmittelbar nachdem das Zuführen von Brennstoff abgeschnitten ist, oder in einem Leerlaufzustand, wie beschrieben. Als ein Ergebnis werden die folgenden Vorteile geboten.
Wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand instabil ist, tendiert das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 dazu, instabil zu sein, und Variationen zu erleiden. Allerdings wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der verhältnismäßig schmale erlaubbare Bereich für Instabil-Niedrig-Niveau oder der erlaubbare Bereich für Hoch-Niveau-Instabil als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl etabliert. Variationen des differenziellen Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd und daher des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD, werden daher unterdrückt, was in Stabilität des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 resultiert.
Der für instabilen SLD-Steuer/Regel-Zustand etablierte erlaubbare Bereich ist schmaler, wenn er Hoch-Niveau-instabil ist, als wenn er Niedrig-Niveau-instabil ist (siehe 18). Das heißt, je stärker der SLD-Steuer/Regel-Zustand instabil ist, desto schmaler wird der erlaubbare Bereich. Wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand Hoch-Niveau-instabil ist, können daher Variationen des differenziellen Steuer-/Regel-Luft-Brennstoff- Verhältnisses kcmd und daher des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD soweit möglich unterdrückt werden, sodass die Stabilität des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zuverlässig erreicht werden kann. Wenn der SLD-Steuer/Regel-Zustand Niedrig-Niveau-instabil ist, während das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 stabil gehalten wird, wird die Fähigkeit des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu einigem gewissen Maß erreicht.
In dieser Ausführungsform ist für die vorbestimmte Zeit (:TMSTB) nachdem das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 beginnt, gemäß dem von Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Erzeuger 28 erzeugten Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD manipuliert zu werden, das heißt nachdem der Steuer/Regel-Vorgang des Konvergierens des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL startet, die Stabilität des SLD-Steuer/Regel-Zustandes nicht bestimmt, das heißt der SLD-Steuer/Regel-Zustand wird als stabil betrachtet (siehe SCHRITTd-11, gezeigt in 7, und SCHRITT9-2, SCHRITT9-3, gezeigt in 16), so dass der erlaubbare Bereich für Niedrig-Niveau-Instabil und der erlaubbare Bereich für Hoch-Niveau-Instabil daran gehindert werden, als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl gesetzt zu werden. Insbesondere unmittelbar nachdem das Steuer-/Regel-Verfahren des Konvergierens des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE zu dem O₂-Sensor 6 startet, ist das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE nicht zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert. Um die Konvergenz des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu beschleunigen, wird das Begrenzen des differenziellen Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd zu der Obergrenze oder Untergrenze des erlaubbaren Bereichs soweit wie möglich vermieden, und die Frequenz, mit welcher das bedarfsabhängige differenzielle-Luft-Brennstoff-Verhältnis usl das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff- Verhältnis kcmd wird, wird erhöht. Daher kann das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 schnell in die Nähe des Ziel-Werts VO2/ZIEL gebracht werden.
Unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist, wie in 22 gezeigt, wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich nach FC gesetzt, dessen Obergrenze weit ist. Insbesondere, da eine große Menge von Sauerstoff in dem katalytischen Konverter 3 gespeichert wird, während die Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 im Begriff ist, abgeschnitten zu werden, wird das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 von dem Ziel-Wert VO2/ZIEL einen Abstand zu einem magereren Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses hin aufweisen (das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 wird kleiner, siehe 2). Daher wird unmittelbar nachdem die Zufuhr von Sauerstoff zu dem Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist, das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL in einer Richtung groß, welche das Luft-Brennstoff-Verhältnis reicher werden läßt (in der vorliegenden Ausführungsform zu der Obergrenze des erlaubbaren Bereichs in einer positiven Richtung des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl), wie in 22 gezeigt. Daher wird die Obergrenze des erlaubbaren Bereichs nach FC auf den fünften vorbestimmten Obergrenze-Wert AFCH gesetzt, was den erlaubbaren Bereich an der Obergrenze weiter werden läßt. Es ist daher möglich, dass das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 1 abgeschnitten ist, einen großen Wert an der Obergrenze des erlaubbaren Bereichs aufweist, gemäß dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl, was es dem Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 erlaubt, schnell zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu konvergieren.
In dem Zustand unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 1, wie in 23 gezeigt, wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich nach dem Start gesetzt, wobei seine Obergrenze in der gleichen Weise wie unmittelbar, nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist, weit werden gelassen wird. Insbesondere, da beim Ankurbeln der Brennkraftmaschine 1 dem katalytischen Konverter 3 zu dessen Start zugeführter Sauerstoff in dem katalytischen Konverter 3 gespeichert wird, tendiert unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 startet, das Ausgabesignal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 dazu gegenüber dem Ziel-Wert VO2/ZIEL auf ein Magerer-Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu einen Abstand aufzuweisen. In der vorliegenden Ausführungsform wird daher die Obergrenze (korrespondierend zu dem magereren Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses) des erlaubbaren Bereichs nach dem Start in der gleichen Weise weit gemacht, wie unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist. Daher kann das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 schnell zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert werden.
In dem Zustand unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus der Brennkraftmaschine 1 (unmittelbar nachdem der Mager-Betriebs-Modus zu dem Normal-Betriebs-Modus wechselt, wie in 24 gezeigt, wird der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich nach Betrieb mit Mager-Mischung gesetzt, dessen Obergrenze in der gleichen Weise weit gemacht wird, wie unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten wird. Insbesondere wird, da das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 während des Mager-Betriebs-Modus der Brennkraftmaschine 1 zu einem Magerer-Wert manipuliert wird, das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 von dem Ziel-Wert VO2/ZIEL auf ein Magerer-Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses hin einen Abstand erhalten. In der vorliegenden Ausführungsform wird daher die Obergrenze des erlaubbaren Bereichs nach Betrieb mit Mager-Mischung in der gleichen Weise weit gemacht, wie unmittelbar nachdem die Zufuhr von Brennstoff abgeschnitten ist. Daher ist es möglich, dass das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd unmittelbar nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus, einen großen Wert an der Obergrenze des erlaubbaren Bereichs aufweist, gemäß dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl. Konsequenter Weise kann das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 schnell zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert werden, und der katalytische Konverter 3 kann schnell ein geeignete Abgas-Reinigungs-Fähigkeit erreichen.
Gleichzeitig wird, insofern, als das differenzielle Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd einen großen Wert an der Obergrenze des erlaubbaren Bereichs aufweist (korrespondierend zu einem reicheren Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses) das derzeitige Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 nach dem Ende des Mager-Betriebs-Modus schnell ein reiches Luft-Brennstoff-Verhältnis. Daher kann NOx, welches von dem in dem katalytischen Konverter 3, 4 enthaltenen NOx-Absorber (nicht gezeigt) während dem Mager-Betriebs-Modus der Brennkraftmaschine 1 absorbiert wird, schnell reduziert werden. In einem nächsten Zyklus des Mager-Betriebs-Modus kann daher NOx in den Abgasen von dem in den katalytischen Konvertern 3, 4 zum Abgas-Reinigen enthaltenen NOx-Absorber wieder geeignet absorbiert werden.
In dem Zustand unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs, das heißt in dem Zustand unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 das Antreiben ihrer Last startet, wie in 25 gezeigt, ist der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich nach Last-Antrieb gesetzt, dessen oberer Bereich schmaler gemacht ist. Insbesondere unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 das Antreiben ihrer Last startet, tendiert das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 dazu, sich zu einem magereren Wert zu verändern. Wenn solch eine Situation auftritt, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis in eine Richtung von dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl zu einem magereren Wert geändert wird (in der vorliegenden Ausführungsform in eine negative Richtung des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl zu dem Untergrenze des erlaubbaren Bereichs hin), dann ist es wahrscheinlich, dass sich das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 exzessiv zu einem magereren Luft-Brennstoff-Verhältnis mit Bezug auf den Ziel-Wert VO2/ZIEL ändert. Gemäß der derzeitigen Ausführungsform wird daher die Untergrenze des erlaubbaren Bereichs nach Antreiben unter Last auf den zweiten vorbestimmte Untergrenze-Wert VSTL gesetzt, wodurch der erlaubbare Bereich an dem Untergrenze schmaler gemacht wird. Die Größe (absoluter Wert) des Wertes des differenziellen Kommando-Luft-Brennstoff-Verhältnisses kcmd, welches an der Obergrenze des erlaubbaren Bereichs unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs genommen werden kann, das heißt unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine 1 beginnt ihre Last zu treiben, ist auf einen verhältnismäßig kleinen Wert begrenzt, was das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 stabil werden lässt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als ein Wert definiert, welcher durch Subtrahieren des Luft-Brennstoff-Verhältniss-Referenz-Werts FLAF/BASE von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis erzeugt wird, um dem Objekt-Abgas-System E eingegeben zu werden, um das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergieren zu lassen. Daher konvergiert die Obergrenze (positiv) des erlaubbaren Bereichs zu einem reicheren Luft-Brennstoff-Verhältnis, und die Untergrenze (negativ) des erlaubbaren Bereichs korrespondiert zu einem magereren Luft-Brennstoff-Verhältnis. Allerdings kann das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als ein durch Subtrahieren des dem Objekt-Abgas-System E zum Konvergieren der Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL einzugebenden Luft-Brennstoff-Verhältnisses von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Wert FLAF/BASE erzeugter Wert definiert werden. Da das Vorzeichen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl entgegengesetzt ist zu dem Vorzeichen in der Ausführungsform, korrespondiert in diesem Fall die Obergrenze (positiv) des erlaubbaren Bereichs zu einem magereren Luft-Brennstoff-Verhältnis und die Untergrenze (negativ) des erlaubbaren Bereichs korrespondiert zu einem reicheren Luft-Brennstoff-Verhältnis.
Während die Brennkraftmaschine 1 im Leerlauf ist, ist der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl auf den erlaubbaren Bereich für Leerlauf gesetzt, wobei seine Obergrenze und Untergrenze verhältnismäßig schmal ausgebildet sind. Insbesondere tendiert in dem Leerlauf-Zustand der Brennkraftmaschine 1, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 sich stark verändert, die Stabilität des Leerlauf-Zustands dazu, beeinträchtigt zu werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher der schmale erlaubbare Bereich für Leerlauf als der erlaubbare Bereich zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl etabliert. In dieser Weise kann das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert werden, während der Leerlauf-Zustand der Brennkraftmaschine 1 stabil gehalten wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird darüber hinaus der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE variabel etabliert, wie oben beschrieben, in Abhängigkeit von der adaptiven Steuer-/Regel-Gesetz-Eingabe uadp, welche eine auf dem adaptiven Kontrollgesetz (adaptiver Algorithmus) des von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 erzeugten bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl basierende Komponente ist. In dieser Weise kann der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE ein zentraler Wert in einem Bereich von Werten des Luft-Brennstoff-Verhältnisses (= usl + FLAF/BASE) sein, welcher die Summe von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE und dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl ist, das heißt das Luft-Brennstoff-Verhältnis, welches zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL benötigt wird, welches Brennstoffverhältnis im Wesentlichen gleich ist zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD. Als ein Resultat können werte des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl, welche sequenziell von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 erzeugt werden, zwischen positiven und negativen Werten ausgeglichen werden, und der adaptive erlaubbare Bereich, welcher in Abhängigkeit von dem bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl variabel ist, kann zwischen seiner Obergrenze (positiv) und seiner Untergrenze (negativ) ausgeglichen werden.
Wenn insbesondere das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 kontinuierlich zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert, wie aus den Gleichungen (24) – (26) offensichtlich ist, werden die Äquivalent-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe ueq und die Erreichen- Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch, welche andere Komponenten des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl sind als die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp, "0" und usl = uadp. Die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp ist daher dahingehend als ein Zentral-Wert in dem Bereich von Werten des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl von Bedeutung, wobei das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 kontinuierlich zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert. Die Summe der adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp und des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Werts FLAF/BASE hat als ein zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL benötigter Zentral-Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, das heißt des Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnisses KCMD, Bedeutung.
Durch derartiges Einstellen des Ziel-Werts VO2/ZIEL, dass das Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp ein Wert nahe bei "0" sein wird, kann der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE einen Zentral-Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnis annehmen, welcher zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL benötigt wird, das heißt das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD. In dieser Ausführungsform wird daher durch geeignetes Verändern des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wertes FLAF/BASE in Abhängigkeit von dem Wert des adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp der Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Wert FLAF/BASE zum Halten des Wertes des adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp in der Referenz-Wert-Einstell-Totzone eingestellt. In dieser Weise kann der Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Wert FLAF/BASE auf einem Zentral-Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eingestellt werden, welcher zum Konvergieren der Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL benötigt wird, das heißt das Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD. Als ein Ergebnis können Werte des bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl zwischen positiven und negativen Werten ausgeglichen werden, und der adaptive erlaubbare Bereich, welcher in Abhängigkeit von dem bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl variabel gemacht ist, kann zwischen seinem Obergrenze (positiv) und seiner Untergrenze (negativ) ausgeglichen werden. Mit dem zwischen seiner Obergrenze (positiv) und seiner Untergrenze (negativ) ausgeglichenen adaptiven erlaubbaren Bereich kann das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl in einer Balance sowohl an der Obergrenze wie der Untergrenze geeignet begrenzt werden.
In dieser Ausführungsform wird der Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Wert FLAF/BASE nur dann eingestellt (aktualisiert) wenn die Ausgabesignale VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 im Wesentlichen zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert sind, und es wird mittels des Stabilität-Bestimmungs-Basis-Parameters Pstb festgestellt, dass der SLD-Steuer/Regel-Zustand stabil ist. Daher wird der Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Wert FLAF/BASE eingestellt, wenn der Wert des adaptiven-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp stabilisiert ist, und die Zuverlässigkeit des Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Werts FLAF/BASE als einem zum Konvergieren des Ausgabesignals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL benötigten Zentral-Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, das heißt der Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD, wird erhöht.
In dieser Ausführungsform wird beim Einstellen des Luft-Brennstoff-Verhältniss-Referenz-Wertes FLAF/BASE der Wert des Luft-Brennstoff-Verhältniss-Referenz-Wertes FLAF/BASE, während die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp in der Referenz-Wert-Einstell-Totzone vorhanden ist, nicht geändert.
Es ist daher möglich, häufige Veränderungen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Werts FLAF/BASE zu vermeiden, um hierdurch Situationen zu vermeiden, in welchen der SLD-Steuer/Regel-Zustand instabil ist.
Das oben genannte Einstellen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Werts FLAF/BASE bietet die folgenden Vorteile:
Durch Ändern des Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Werts FLAF/BASE in Abhängigkeit von der Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp kann die schnelle Antwort des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL erhöht werden. Insbesondere in dem Fall, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Wert FLAF/BASE konstant ist, beispielsweise FLAF/BASE = flaf/base, wenn es einen stetigen Fehler zwischen dem derzeitigen Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 und dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD gibt, dann korrespondiert die durch die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 bestimmte Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp schließlich zu dem gelernten Wert des Fehlers. Wenn der Fehler verhältnismäßig groß ist, dann braucht es eine Zeit-Periode für die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp, um schließlich zu einem gelernten Wert des Fehlers zu korrespondieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da das Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Wert FLAF/BASE in Abhängigkeit von dem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp geändert wird, die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp ein genügend kleiner Wert in der Nähe von "0" werden. Anders ausgedrückt, der oben genannte Fehler kann von dem Luft-Brennstoff-Verhältnisses-Referenz-Wert FLAF/BASE absorbiert werden, mit dem Ergebnis, dass die schnelle Reaktion des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL erhöht werden kann.
Darüber hinaus können durch Ändern des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Werts FLAF/BASE in Abhängigkeit von der adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp die Genauigkeiten der durch die Schätz-Vorrichtung 26 bestimmten geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer und der durch die Identifizier-Vorrichtung 25 bestimmten identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut erhöht werden. Die Gründe für dies sind wie folgt: das durch Gleichung (1) ausgedrückte Abgas-System-Modell mit dem als eine Referenz für die Eingabe zu dem Objekt-Abgas-System E verwendeten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE ist ein Modell, in welchem die Ausgabe KACT (detektiertes Luft-Brennstoff-Verhältnis) des LAF-Sensors 5 das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE wird, wenn das Ausgabe-Signal VO2 des O₂-Sensors 6 kontinuierlich zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert. Daher sollte der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE ein zentraler Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine 1 sein, wenn das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 kontinuierlich zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert. In dieser Ausführungsform kann durch Ändern des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Werts FLAF/BASE in Abhängigkeit von der adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE auf einem Zentral-Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eingestellt werden, welcher zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zum dem Ziel-Wert VO2/ZIEL benötigt wird. Als eine Konsequenz kann das Verhalten des Abgas-System-Modells dazu gebracht werden, das derzeitige Verhalten des Objekt-Abgas-Systems besser wiederzugeben. Daher kann die von der Schätz-Vorrichtung 26 basierend auf dem Abgas-System-Modell bestimmte Genauigkeit der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer erhöht werden, und die Genauigkeit der von der Identifizier-Vorrichtung 25 als identifizierte Werte von Parametern des Abgas-System-Modells bestimmten identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut kann erhöht werden. Wenn die Genauigkeit der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer und der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 erhöht wird, kann das von der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 bestimmte bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl unter Verwendung dieser Daten zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL optimiert werden. Als ein Resultat kann die Genauigkeit des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL erhöht werden.
Eine Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben. Die Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen nur dahingehend von der oben genannten Ausführungsform, dass das Verarbeiten von der Schätz-Vorrichtung 26 ausgeführt wird.
Daher werden in der Beschreibung der anderen Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen wie die der oben genannten Ausführungsform verwendet. In der oben genannten Ausführungsform wird zum Kompensieren des Effekts der totalen Totzeit d, welche die Summe der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E und der Totzeit d2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-Systems ist (umfassend die Brennkraftmaschine 1 und die maschineseitige Steuer/Regel-Einheit 7b) ein geschätzter Wert der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 (geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer) nach der totalen Totzeit d bestimmt. Wenn die Totzeit d2 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-Systems im Vergleich zu der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E geeignet klein ist, dann kann ein geschätzter Wert VO2(k + d1) der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 nach der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E (im Folgenden als ein "zweiter geschätzter differenzieller Ausgabe VO2 quer" bezeichnet) bestimmt werden, und das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl kann unter Verwendung des zweiten geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer bestimmt werden. In dieser Ausführungsform wird die zweite geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer derart bestimmt, dass das Ausgabe-Signal VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL konvergiert.
In diesem Fall bestimmt die Schätz-Vorrichtung 26 die zweite geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer wie folgt: unter Verwendung der Gleichung (1), welche das Abgas-System-Modell des Objekt-Abgas-Systems E wiedergibt, wird die zweite geschätzte differenzielle Ausgabe VO2 quer, welche einen geschätzten Wert der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 nach der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E in jedem Steuer/Regel-Zyklus unter Verwendung von Zeit-Serien-Daten VO2 (k), VO2(k-1) der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6 und dem Zeit-Serien-Daten kact (k – j) (j = 1, 2, ..., d1) von vergangenen Werten der differenziellen Ausgabe kact (kact = KACT – FLAF/BASE) des LAF-Sensors 5 gemäß der folgenden Gleichung (42) ausdrückt:
wobei

α3: = das Erste-Zeile-Erste-Spalte-Element von A^d1 ist,
α4: = das Erste-Zeile-Zweite-Spalte-Element von A^d1 ist,
γj: = die Erste-Zeile-Elemente von A^–1·B sind,

In der Gleichung (42) repräsentieren α3, α4 das Erste-Zeile-Erste-Spalte-Element und das Erste-Zeile-Zweite-Spalte-Element der d1-ten-Potenz A^d1 (d1: totale Totzeit der Objekt-Abgas-Systems E) der in Gleichung (12) definierten Matrix A, und γj (j = 1, 2, ..., d1) repräsentiert die Erste-Zeile-Elemente des Produkts A^–1·B der (j-1)-ten Potenz A^–1 (j = 1, 2, ..., d1) der Matrix A und des in Gleichung (12) definierten Vektors B.
Die oben genannte Gleichung (42) ist eine Basis-Gleichung für die Schätz-Vorrichtung 26, um die zweite geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d1) quer in dieser Ausführungsform zu berechnen. Die Gleichung (42) ist ähnlich zu der Gleichung (12) mit der Ausnahme, dass "kcmd" in der Gleichung (12) ersetzt wird durch "kact" und "d" in Gleichung (12) ersetzt wird durch "d1". In dieser Ausführungsform wird die Gleichung (42) unter Verwendung von Zeit-Serien-Daten VO2 (k), VO2(k-1) der differenziellen Ausgabe VO2 des O₂-Sensors 6, und Zeit-Serien-Daten kact (k – j) (j = 1, 2, ..., d1) von vergangenen Werten der differenziellen Ausgabe kact (kact = KACT – FLAF/BASE) des LAF-Sensors 5 in jedem Steuer/Regel-Zyklus berechnet, um die zweite geschätzte differenzielle-Ausgabe VO2(k + d1) quer des O₂-Sensors 6 zu bestimmen.
Die Werte der Koeffizienten α3, α4 und γj (j = 1, 2, ..., d1), welche nötig sind, um die zweite geschätzte differenzielle Ausgabe VO2(k + d1) quer gemäß der Gleichung (42) zu berechnen, werden unter Verwendung der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut berechnet, welche identifizierte Werte der Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 sind. Der Wert der in der Berechnung der Gleichung (42) benötigten Totzeit d1 ist der gleiche wie in der vorherigen Ausführungsform.
Das von dem oben beschriebenen Verarbeiten abweichende Verarbeiten ist im Wesentlichen das Gleiche wie in der vorherigen Ausführungsform. Allerdings bestimmt die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 die äquivalente Steuer/Regel-Eingabe ueq, die Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch, und das adaptive Steuer/Regel-Gesetz uadp, welches Komponenten des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl sind, gemäß den jeweiligen Gleichungen (24), (26), (27), wobei "d" durch "d1" ersetzt wird. In dem von der Identifizier-Vorrichtung 25 ausgeführten Verfahren des Begrenzens von Kombinationen der identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut kann in Abhängigkeit von dem Wert der Totzeit d1 des Objekt-Abgas-Systems E der Bereich zum Begrenzen der Kombinationen (welcher zu dem in (12) gezeigten Identifizierende-Koeffizienten-Stabil-Bereich oder dem Identifizierende-Koeffizienten-Begrenzungs-Bereich korrespondiert) von dem Bereich in der vorherigen Ausführungsform abweichen, kann aber in der gleichen Weise wie in der vorherigen Ausführungsform etabliert werden.
Die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform arbeitet in der gleichen Weise und bietet die gleichen Vorteile, wie die vorherige Ausführungsform mit Bezug auf das Verfahren zum Begrenzen des bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnisses usl und des variablen Setzens des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenzwertes FLAF/BASE.
Die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung, bei der das Objekt-Abgas-System E als eine Anlage dient, ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann wie folgt modifiziert werden:
In den oben genannten Ausführungsformen wird der LAF-Sensor (Weit-Bereich-Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor) 5 als die zweite Detektions-Vorrichtung zum Detektieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses als eine Eingabe zu dem Objekt-Abgas-System E eingesetzt. Allerdings kann die zweite Detektions-Vorrichtung einen gewöhnlichen O₂-Sensor umfassen, oder irgendeinen von verschiedenen Typen von Sensoren, insofern, als sie das Luft-Brennstoff-Verhältnis einer von der Brennkraftmaschine 1 verbrannten Luft-Brennstoff-Mischung detektieren kann.
In den oben genannten Ausführungsformen repräsentiert die Ausgabe des Objekt-Abgas-Systems E eine Sauerstoff-Konzentration in dem Abgas, und der O₂-Sensor 6 wird als die erste Detektions-Vorrichtung zum Detektieren der Sauerstoffkonzentration eingesetzt. Allerdings kann die erste Detektionsvorrichtung irgendeinen von verschiedenen Typen von Sensoren umfassen, insofern, als sie die Konzentration einer bestimmten Komponente eines Abgases in Flussrichtung hinter dem zu steuernden/regelnden katalytischen Konverter detektieren kann. Wenn beispielsweise Kohlenmonoxid in einem Abgas in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter zu steuern/regeln ist, kann die erste Detektions-Vorrichtung einen CO-Sensor umfassen. Wenn Stickstoff-Oxid (NOx) in dem Abgas in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter zu steuern/regeln ist, kann die erste Detektionsvorrichtung einen NOx-Sensor umfassen. Wenn Kohlenwasserstoff (HC, "hydrocarbon") in einem Abgas in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter zu steuern/regeln ist, kann die erste Detektionsvorrichtung einen HC-Sensor umfassen. Wenn ein katalytischer 3-Wege-Konverter eingesetzt wird, dann kann er, selbst wenn die Konzentration von irgendeinem der oben genannten Gas-Komponenten detektiert wird, so gesteuert/geregelt werden, dass die Reinigungs-Leistung des 3-Wege-katalytischen-Konverters maximiert wird. Wenn ein katalytischer Konverter für Oxidation oder Reduktion verwendet wird, dann kann die Reinigungs-Leistung des katalytischen Konverters durch direktes Detektieren einer zu reinigenden Gas-Komponente erhöht werden.
In den oben genannten Ausführungsformen werden die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 als Parameter des Abgas-System-Modells von der Identifizier-Vorrichtung 25 identifiziert. Allerdings können die Verstärkungs-Koeffizienten a1, a2, b1 auf vorbestimmte Werte fixiert werden, oder können von einer Charakteristik oder dergleichen in Abhängigkeit von Betriebs-Bedingungen der Brennkraftmaschine 1 und von entarteten Zuständen des katalytischen Konverters etabliert werden.
In den oben genannten Ausführungsformen verwenden die Schätz-Vorrichtung 26 und die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 ein gemeinsames Abgas-System-Modell des Objekt-Abgas-Systems E. Allerdings kann die Schätz-Vorrichtung 26 und die Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 jeweilige Modelle verwenden. In solch einem Fall kann die Eingabe zu dem Abgas-System-Modell zur Verwendung beim Verarbeiten der Schätz-Vorrichtung 26 nicht notwendigerweise unter Verwendung des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wertes FLAF/BASE ausgedrückt werden. In den oben genannten Ausführungsformen wird das Abgassystemmodell durch ein diskretes System ausgedrückt (diskrete-Zeit-System). Es kann allerdings durch ein kontinuierliches System (kontinuierliche Zeit-System) ausgedrückt werden, und basierend auf dem Modell von solch einem kontinuierlichen System (kontinuierliches-Zeit-System) kann ein Algorithmus zum Verarbeitung der Schätz-Vorrichtung 26 und der Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 konstruiert werden.
Während in den obigen Ausführungsformen die Schätz-Vorrichtung 26 verwendet wird, kann auf die Schätz-Vorrichtung 26 verzichtet werden, wenn die Totzeiten des Objekt-Abgas-Systems E und des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-Systems geeignet kurz sind.
In der obigen Ausführungsformen wird das adaptive Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren als ein Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren zum Erzeugen der manipulierten Variable verwendet (des bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl), um das Luft-Brennstoff-Verhältniss der Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung des geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer zum Konvergieren des Ausgabe-Signals VO2/AUSGABE des O₂-Sensors 6 zu dem Ziel-Wert VO2/ZIEL zu manipulieren. Allerdings kann irgendeiner von verschiedenen anderen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Verfahren (bevorzugter Weise zum Erzeugen einer manipulierten variablen Komponente, welche zu der Eingabe des Adaptiv-Steuer-/Regel-Verfahrens uadp korrespondiert) verwendet werden.
In den oben genannten Ausführungsformen wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung des Ausgabe-Signals des LAF-Sensors 5 zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD Rückkopplungs-gesteuert/geregelt.
Es ist allerdings möglich, das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 zu dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD durch Einstellen der Menge von der Brennkraftmaschine 1 zugeführtem Brennstoff unter Vorwärts-Steuerung unter Verwendung einer Charakteristik oder dergleichen basierend auf dem Ziel-Luft-Brennstoff-Verhältnis KCMD zu manipulieren.
In den oben genannten Ausführungsformen wird beim Einstellen des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Werts FLAF/BASE der Wert des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Werts FLAF/BASE nicht geändert, während sich die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp in der Referenz-Wert-Einstell-Totzone befindet. Allerdings kann der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE in der Weise geändert werden, dass, wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp größer als "0" ist, die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Variable FLAF/BASE um die Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf in jedem Steuer/Regel-Zyklus inkrementiert wird, und dass, wenn die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp kleiner ist als "0", die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Variable FLAF/BASE um die Referenz-Wert-Einheit-Änderung Δflaf in jedem Steuer/Regel-Zyklus dekrementiert wird. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE kann dann derart eingestellt werden, dass die adaptive Steuer-/Regel-Gesetz-Eingabe uadp im Wesentlichen "0" wird.
In den obigen Ausführungsformen wird der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE in Abhängigkeit von der adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren geändert. Selbst wenn das bedarfsabhängige differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis usl gemäß dem Normal-Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren erzeugt wird, welches nicht die Eingabe zum adaptiven Steuer/Regel-Gesetz uadp enthält, kann das Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Wert FLAF/BASE variabel etabliert werden. Insbesondere, wenn das bedarfsabhängige differenzielle Luft-Brennstoff-Verhältnis usl als die Summe der äquivalenten Steuer/Regel-Eingabe ueq und der Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch (usl = ueq + urch) gemäß dem normalen Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren bestimmt wird, welches nicht das adaptive-Steuer/Regel-Gesetz einsetzt, dann ist die Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch in einem Zustand, wobei der Wert des Stabilität-Bestimmungs-Basis-Parameters Pstb (= σ quer·Δσ quer) oder der Wert der Änderungsrate der Schalt-Funktion σ quer kontinuierlich im Wesentlichen "0" ist korrespondiert zu der adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe uadp in der obigen Ausführungsform. Daher können die gleichen Vorteile wie in der obigen Ausführungsform durch Ändern des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Referenz-Werts FLAF/BASE in Abhängigkeit von der Erreichen-Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe urch in dem oberen Zustand in der gleichen Weise wie in den oberen Ausführungsformen erreicht werden.
In den oben genannten Ausführungsformen wurde das Steuer/Regel-System zum Steuern/Regeln der in dem Fahrzeug befestigten Brennkraftmaschine 1 auf exemplarische Weise beschrieben. Die derzeitige Erfindung ist allerdings ebenfalls auf eine Maschine zum Bewegen eines anderen Objekts als eines Fahrzeugs, beispielsweise eines elektrischen Generators oder dergleichen, anwendbar.
In den oben genannten Ausführungsformen wurde die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung, bei welcher das Objekt-Abgas-System E als die Anlage dient auf exemplarische Weise beschrieben. Allerdings ist die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt.
Eine Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß noch einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug auf 28 beschrieben.
Wie in 28 gezeigt, wird eine Anlage 40 mit einer Alkali-Lösung unter einer Fluss-Rate versorgt, welche durch eine Fluss-Raten-Steuer-/Regel-Vorrichtung (Aktuator) 41 reguliert werden kann. Die Anlage 40 mischt die zugeführte Alkali-Lösung mit einer Säure-Lösung, und rührt sie in eine gemischte Lösung mit einem Rührer 42.
Die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß der in 28 gezeigten Ausführungsform dient zum Steuern/Regeln der Fluss-Rate der der Anlage 40 zugeführten Alkali-Lösung zum Einstellen des pH der gemischten Lösung (die Mischung der Alkali-Lösung und der Säure-Lösung), welche von der Anlage 40 ausgegeben wird, auf einen gewünschten pH, das heißt einen zu einem Neutral-Wert korrespondierenden pH.
Die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung hat einen an dem Auslass der Anlage 30 angeordneten pH-Sensor 43 (erste Detektions-Vorrichtung) zum Detektieren des pH der von der Anlage 40 ausgegebenen gemischten Lösung, einen Fluss-Rate-Sensor 44 (zweite Detektionsvorrichtung), welcher zum Detektieren der Fluss-Rate der zu der Anlage 40 zugeführten Alkali-Lösung am Einlass der Anlage 40 angeordnet ist, und eine Steuer/Regel-Einheit 45 zum Ausführen eines Verarbeitungs-Vorgangs (später beschrieben) basierend auf jeweiligen Ausgaben V1/AUSGABE, V2/AUSGABE des pH-Sensors 43 und des Fluss-Rate-Sensors 44.
Die Steuer/Regel-Einheit 45 umfasst einen Mikrocomputer oder dergleichen. Die Steuer/Regel-Einheit 45 umfasst eine Subtraktions-Vorrichtung 46 zum Berechnen einer Differenz V1 (= V1/AUSGABE – V1/ZIEL, welche im Folgenden als eine differenzielle Ausgabe V1 des pH-Sensors 43 bezeichnet wird)) zwischen dem Ausgabe V1/AUSGABE des pH-Sensors 43 und dem zugehörigen Ziel-Wert V1/ZIEL (welche zu einem Ziel-pH der gemischten Lösung korrespondiert), eine Referenz-Wert-Setze-Einheit 47 (Referenz-Wert-Setze-Vorrichtung) zum sequenziellen Erzeugen eines Referenz-Werts V2/REF für die Fluss-Rate der zu der Anlage 40 zuzuführenden Alkali-Lösung (welcher Referenz- Wert ebenfalls ein Referenz-Wert für die Ausgabe des Fluss-Rate-Sensors 44 sei), und ein Subtraktions-Vorrichtung 48 zum Berechnen einer Differenz V2 (= V2/AUSGABE – V2/REF, welche im Folgenden als eine differenzielle Ausgabe V2 des Fluss-Rate-Sensors 44 bezeichnet wird) zwischen der Ausgabe V2/AUSGABE des Fluss-Rate-Sensors 44 und dem Referenz-Wert V2/REF. Die Steuer/Regel-Einheit 45 umfasst außerdem eine manipulierte Variable-Bestimmungs-Einheit 49 zum Bestimmen einer Differenz wsl (welche zu dem bedarfsabhängigen differenziellen Luft-Brennstoff-Verhältnis kcmd in den oben genannten Ausführungsformen korrespondiert, und im Folgenden als eine bedarfsabhängige differenzielle Fluss-Rate wsl bezeichnet wird) mit dem Referenz-Wert V2/REF für die Fluss-Rate der zu der Anlage 40 zuzuführenden Alkali-Lösung zum Konvergieren der Ausgabe V1/AUSGABE des pH-Sensors 43 zu dem Ziel-Wert V1/ZIEL, als eine manipulierte Variable zum Manipulieren der Ausgabe der Flussrate-Steuer-/Regel-Vorrichtung 41, einen Addierer 50 zum Addieren des Referenz-Werts V2/REF zu der bedarfsabhängigen differenziellen Fluss-Rate wsl, zum Bestimmen einer Ziel-Fluss-Rate V2CMD für die zu der Anlage 40 zuzuführenden Alkali-Lösung, und eine Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 51 (Aktuator-Steuer-/Regel-Vorrichtung) zum Einstellen einer Betriebs-Variable (beispielsweise dem Öffnen eines Ventils) für die Fluss-Rate-Steuer-/Regel-Vorrichtung 41 unter Rückkopplungs-Steuerung/Regelung zum Konvergieren der Ausgabe V2/AUSGABE (detektierte Flussrate) des Fluss-Rate-Sensors 44 zu der Ziel-Fluss-Rate V2CMD.
Ein System, welches die Fluss-Rate-Steuer-/Regel-Vorrichtung 41 und den Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 51 umfasst, das heißt ein System zum Erzeugen der Ausgabe V2/AUSGABE des Fluss-Rate-Sensors 44 aus dem Ziel-Fluss-Rate V2CMD wird als ein Fluss-Rate-Manipulier-System bezeichnet (welches zu dem Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-System in den obigen Ausführungsformen korrespondiert).
Die Manipulierte-Variable-Bestimmungs-Einheit 49 hat eine Identifizier-Vorrichtung, eine Schätz-Vorrichtung, und eine Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung (nicht gezeigt) welche identisch sind zu denen der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulations-Variable-Bestimmungs-Einheit 29 (siehe 3) gemäß den obigen Ausführungsformen. Die manipulierte Variable-Bestimmungs-Einheit 49 setzt ein diskretes System-Modell der Anlage 40 ein, wobei VO2, kact in der oben beschriebenen Gleichung (1) durch die differenzielle Ausgabe V1 beziehungsweise V2 ersetzt werden, ein diskretes Zeit-Modell des Fluss-Rate-Manipulations-System wobei kact, kcmd in den Gleichung (2) durch die differenziellen Ausgabe V2 beziehungsweise die bedarfsabhängige differenzielle Fluss-Rate wsl ersetzt werden, und führt den gleiche Vererarbeitungs-Vorgang wie die der Identifizier-Vorrichtung 25 , der Schätz-Vorrichtung 26 und des Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung 27 des Luft-Brennstoff-Verhältnis-Manipulierte-Variable-Bestimmungs-Einheit 49 aus.
Insbesondere berechnet die manipulierte Variable-Bestimmungs-Einheit 49 identifizierte Werte (welche zu den identifizierten Verstärkungs-Koeffizienten a1 Hut, a2 Hut, b1 Hut in den obigen Ausführungsformen korrespondieren) von Parametern des Modells der Anlage 40 unter Verwendung der Daten der differenziellen Ausgaben V1, V2. Die Manipulierte-Variable-Bestimmungs-Einheit 49 berechnet außerdem einen geschätzten Wert (welcher zu der geschätzten differenziellen Ausgabe VO2 quer in den obigen Ausführungsformen korrespondiert) der differenziellen Ausgabe V1 des pH-Sensors 43 nach einer totalen Totzeit, welche die Summe ist aus einer in der Anlage 40 existierenden Totzeit und einer in den Fluss-Rate-Manipulations-System existierenden Totzeit, unter Verwendung von Daten der differenziellen Ausgaben V1, V2 und der Daten der identifizierten Werte der Parameter des Modells der Anlage 40. Die manipulierte Variable-Bestimmungs-Einheit 49 berechnet außerdem die bedarfsabhängige differenzielle-Flussrate wsl gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren, unter Verwendung der Daten der differenziellen Ausgabe V1, V2, der Daten der geschätzten Werte der differenziellen Ausgabe V1 und der Daten der identifizierten Werte der Parameter des Modells der Anlage 40. Ein vorbestimmter Wert der Totzeit in dem Modell der Anlage 40 kann durch Experimentieren als eine Zeit bestimmt werden (beispielsweise ein konstanter Wert) welcher gleich ist zu oder größer als die aktuelle Totzeit der Anlage 40. Ein vorbestimmter Wert der Totzeit in dem Modell des Fluss-Rate-Manipulier-Systems kann durch Experimentieren als eine Zeit bestimmt werden (beispielsweise ein konstanter Wert), welcher in Hinblick auf die Betriebs-Charakteristiken des Fluss-Rate-Steuer-/Regel-Vorrichtung 41 gleich ist zu, oder größer ist als die aktuelle Totzeit des Fluss-Rate-Manipulier-Systems.
Zum Begrenzen der wie bei den obigen Ausführungsformen durch die Identifizier-Vorrichtung zu identifizierenden Werte von Parametern des Modells der Anlage 40 können Bedingungen zum Begrenzen der Werte der Parameter oder ihrer Kombination durch Experimentieren oder Simulation im Hinblick auf die Steuerbarkeit/Regelbarkeit der Ausgabe V1/AUSGABE des pH-Sensors 43 an dem Ziel-Wert V1/ZIEL, der Stabilität der bedarfsabhängige differenziellen Fluss-Rate wsl, und der Stabilität des davon abhängigen Betriebs des Fluss-Rate-Steuer-/Regel-Vorrichtung 41 in der gleichen Weise wie die obigen Ausführungsformen etabliert werden.
Wie mit Bezug-Wert-Setze-Einheit 11 in den obigen Ausführungsformen, bestimmt die Referenz-Wert-Setze-Einheit 47 sequenziell variabel den Referenz-Wert V2/REF in Abhängigkeit von der adaptiven Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe wadp, welche von einer Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Vorrichtung in der Manipulierte-Variable-Bestimmungs-Einheit 49 als eine Komponente bestimmt wird, welche auf dem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz der bedarfsabhängigen differenziellen Fluss-Rate wsl gemäß dem adaptive-Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren basiert.
Die adaptive Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe wadp kann durch eine Gleichung bestimmt werden, welche die gleiche ist wie die rechte Seite der Gleichung (27) unter Verwendung der Schalt-Funktion σ quer, wobei das VO2 quer gemäß der Gleichung (25) ersetzt wird durch den geschätzten wert der differenziellen Ausgabe V1.
Wie bei der allgemeinen Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 15 gemäß den oben genannten Ausführungsformen Rückkopplungs-steuert/regelt die Rückkopplungs-Steuer-/Regel-Vorrichtung 51 den Betrieb der Fluss-Rate-Steuer-/Regel-Vorrichtung 41, um die Ausgabe V2/AUSGABE (detektierte Fluss-Rate) des Fluss-Rate-Sensors 44 zu dem Ziel-Fluss-Rate V2CMD mit einer PID-Steuer-/Regel-Vorrichtung, einer Adaptiv-Steuer-/Regel-Vorrichtung, oder dergleichen (nicht gezeigt) zu egalisieren.
Die gemäß der Ausführungsform in 28 gezeigte Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung bewirkt das Konvergieren der Ausgabe V1/AUSGABE des pH-Sensors 43, das heißt den pH der gemischten, von der Anlage 40 erzeugten Lösung zu einem gewünschten pH (Ziel-Wert VI/ZIEL) gemäß dem adaptiven Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren unabhängig von dem Effekt von Störungen der in der Anlage 40 existierenden Totzeiten, ohne Berücksichtigung des pH der der Anlage 40 zugeführten Alkali-Lösung, des pH der mit der Alkali-Lösung in der Anlage 40 gemischten Säure-Lösung, und der Fluss-Rate der Säure-Lösung.
Da der Referenz-Wert V2/REF relativ zu den Modellen der Anlage 40 sequenziell in Abhängigkeit von der adaptive Steuer/Regel-Gesetz-Eingabe wadp relativ zu dem adaptiven-Gleit-Modus-Steuer-/Regel-Verfahren etabliert ist, kann die schnelle Reaktion des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren der Ausgabe V1/AUSGABE des pH-Sensors 43 zu dem Ziel-Wert VI/ZIEL erhöht werden. Gleichzeitig kann die Genauigkeit des geschätzten wertes der differenziellen Ausgabe V1 und der identifizierten Werte der Parameter des Modells der Anlage 40 ebenfalls erhöht werden. Als ein Ergebnis kann die Genauigkeit des Steuer-/Regel-Verfahrens zum Konvergieren der Ausgabe V1/AUSGABE des pH-Sensors 43 zu den Ziel-Wert VI/ZIEL erhöht werden.
In dieser Ausführungsform wird das Verfahren zum Begrenzen der bedarfsabhängigen differenziellen Fluss-Rate wsl weggelassen. Allerdings kann die Ziel-Fluss-Rate V2CMD durch Begrenzen der bedarfsabhängigen differenziellen Fluss-Rate wsl auf einen Wert in einem gegebenen erlaubbaren Bereich und Addieren des Referenz-Werts V2/REF bestimmt werden. In einem solchen Fall ist es ebenfalls möglich, den erlaubbaren Bereich in Abhängigkeit davon variabel zu setzen, wie die bedarfsabhängige differenzielle-Fluss-Rate wsl von dem erlaubbaren Bereich abweicht, oder die Weise, in welcher der erlaubbare Bereich gesetzt wird, in Abhängigkeit von dem Betriebs-Zustand der Fluss-Rate-Steuer-/Regel-Vorrichtung 41 zu ändern.
Die Anlage-Steuer-/Regel-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in der gleichen Weise wie bei den oben genannten Ausführungsformen modifiziert werden, bei denen das Objekt-Abgas-System E als eine Anlage dient.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurden, ist es verständlicherweise möglich, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran ausgeführt werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer Anlage, umfassend: einen Aktuator zum Erzeugen einer Eingabe für die Anlage; eine erste Detektions-Vorrichtung zum Detektieren einer Ausgabe von der Anlage; eine Manipulierte-Variable-Detektions-Vorrichtung zum sequenziellen Erzeugen einer manipulierten Variable, welche die Anlage-Eingabe derart manipuliert, dass die Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung gemäß einem Rückkopplungs-Steuer/Regel-Prozess, welcher basierend auf einem Modell eines Verhaltens der Anlage als ein System zum Erzeugen der Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektionsvorrichtung und einem Ziel-Wert mit wenigstens einer Antwort-Verzögerung von der Differenz zwischen der Anlage-Eingabe und einem vorbestimmten Referenz-Wert konstruiert ist, zu einem vorbestimmten Ziel-Wert konvergiert; einer Aktuator-Steuer-/Regel-Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Betriebs des Aktuators, basierend auf der manipulierten Variablen, zum Manipulieren der Anlage-Eingabe; und einer Referenzwert-Variable-Setzvorrichtung zum variablen Setzen des vorbestimmten Referenzwertes in Abhängigkeit von der von der Manipulierte-Variable-Detektions-Vorrichtung erzeugten manipulierten Variablen.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anlage umfasst: ein Abgassystem, welches von einer in Flussrichtung vor einem zum Reinigen eines Abgases der Brennkraftmaschine in einem Abgas-Durchgang einer Brennkraftmaschine angeordneten katalytischen Konverter angeordneten Position zu einer in Flussrichtung hinter dem katalytischen Konverter angeordneten Position reicht, wobei das Abgas-System den katalytischen Konverter enthält, wobei die Anlage-Eingabe ein Luft-Brennstoff-Verhältnis einer in der Brennkraftmaschine, als Aktuator zum Erzeugen des in den katalytischen Konverter eintretenden Abgases, verbrennenden Luft-Brennstoff-Mischung umfasst, wobei die Anlage-Ausgabe die Konzentration einer Komponente des Abgases umfasst, welches den katalytischen Konverter durchlaufen hat.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Rückkopplungs-Steuer/Regel-Prozess einen Prozess zum Erzeugen der manipulierten Variable umfasst, welcher Daten, welche die Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung und dem Ziel-Wert repräsentiert, und das Verhalten des Modells definierende Parameter des Modells verwendet.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Rückkopplungs-Steuer/Regel-Prozess einen Prozess zum Erzeugen der manipulierten Variable umfasst, welcher Daten, welche die Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung und dem Ziel-Wert repräsentiert, und das Verhalten des Modells definierende Parameter des Modells verwendet.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 3, ferner umfassend eine zweite Detektions-Vorrichtung zum Detektieren der Anlage-Eingabe und eine Identifizier-Vorrichtung zum sequenziellen Identifizieren der Parameter des Modells, unter Verwendung der Daten, welche die Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung und dem Ziel-Wert repräsentieren, und der Daten, welche die Differenz zwischen der Ausgabe der zweiten Detektions-Vorrichtung und dem Referenz-Wert repräsentieren.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner umfassend eine zweite Detektions-Vorrichtung zum Detektieren der Anlage-Eingabe und eine Identifizier-Vorrichtung zum sequenziellen Identifizieren der Parameter des Modells, unter Verwendung der Daten, welche die Differenz zwischen der Ausgabe der ersten Detektions-Vorrichtung und dem Ziel-Wert repräsentieren, und der Daten, welche die Differenz zwischen der Ausgabe der zweiten Detektions-Vorrichtung und dem Referenz-Wert repräsentieren.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Modell der Anlage ein Modell umfasst, welches das Verhalten der Anlage mit einem diskrete-Zeit-System ausdrückt.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die manipulierte Variable einen Ziel-Wert für die Differenz zwischen der Anlage-Eingabe und dem Referenz-Wert umfasst, wobei die Aktuator-Steuer-/Regel-Vorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Betriebs des Aktuators umfasst, um die Anlage-Eingabe zu einer auf dem Ziel-Wert für die Differenz und dem Referenz-Wert basierend ermittelten Ziel-Eingabe zu manipulieren.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Rückkopplungs-Steuer/Regel-Prozess einen Gleit-Modus-Steuer/Regel-Prozess umfasst.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Gleit-Modus-Steuer/Regel-Prozess einen Adaptives-Gleiten-Modus-Steuer/Regel-Prozess umfasst.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die von der Manipulierte-Variable-Erzeugungs-Vorrichtung gemäß dem Adaptives-Gleiten-Modus-Steuer/Regel-Prozess erzeugte manipulierte Variable eine Adaptives-Steuer/Regel-Gesetz-Komponente enthält, welche auf einem adaptiven Steuer/Regel-Gesetz des Adaptives-Gleiten-Modus-Steuer/Regel-Prozess basiert, wobei die Referenzwert-Setz-Vorrichtung eine Vorrichtung zum variablen Setzen des Referenzwertes basierend auf dem Wert der Adaptives-Steuer/Regel-Gesetz-Komponente der manipulierten Variable umfasst.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Referenzwert-Variable-Setz-Vorrichtung umfasst: eine Vorrichtung zum variablen Setzen des Referenzwertes durch Erhöhen oder Erniedrigen des Referenz-Wertes in Abhängigkeit vom Betrag des Wertes der Adaptives-Steuer/Regel-Gesetz-Komponente der manipulierten Variable bezüglich einem vorbestimmten Wert oder einem Bereich, welcher nahe bei diesem vorbestimmten Wert ist und diesen enthält.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Referenzwert-Variable-Setzvorrichtung umfasst: eine Vorrichtung zum sequenziellen Bestimmen, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung stabil ist oder nicht, und zum Halten des Referenzwertes als ein vorbestimmter Wert ohne Rücksicht auf die manipulierte Variable, wenn die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung instabil ist.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Referenzwert-Variable-Setzvorrichtung umfasst: eine Vorrichtung zum Detektieren, basierend auf dem Wert einer im Gleit-Modus-Steuer/Regel-Prozess verwendeten Schalt-Funktion, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung stabil ist oder nicht.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Referenzwert-Variable-Setzvorrichtung umfasst: eine Vorrichtung zum Bestimmen, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung im Wesentlichen zu dem Zielwert konvergiert ist oder nicht, und zum Halten des Referenz-Wertes als ein vorbestimmter Wert, unabhängig von der manipulierten Variable, wenn die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung nicht zu dem Zielwert konvergiert ist.
Anlage-Steuer/-Regel-Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Referenzwert-Variable-Setzvorrichtung umfasst: eine Vorrichtung zum Bestimmen, ob die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung im Wesentlichen zu dem Zielwert konvergiert ist oder nicht, und zum Halten des Referenz-Wertes als ein vorbestimmter Wert, unabhängig von der manipulierten Variable, wenn die Ausgabe von der ersten Detektions-Vorrichtung nicht zu dem Zielwert konvergiert ist.