DE69922122T2

DE69922122T2 - Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69922122T2
Application number: DE69922122T
Authority: DE
Inventors: Yuji Wako-shi Yasui; Shusuke Wako-shi Akazaki; Masaki Wako-shi Ueno; Tadashi Wako-shi Sato; Yoshihisa Wako-shi Iwaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2019-10-05
Also published as: JP2000110636A; JP3544477B2; EP0990783B1; US6189317B1; DE69922122D1; EP0990783A2; EP0990783A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors, der Abgase durch einen katalytischen Wandler abgibt, und insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors, um eine Temperaturzunahme und Aktivierung eines katalytischen Wandlers zu beschleunigen, wenn der Verbrennungsmotor leer läuft, nachdem er zu laufen begonnen hat.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Katalytische Wandler, wie etwa katalytische Drei-Wege-Wandler, sind in Auspuffsystemen von Verbrennungsmotoren angeordnet, um von den Verbrennungsmotoren abgegebene Abgase zu reinigen. Allgemein kann ein solcher katalytischer Wandler eine gewünschte Fähigkeit der Reinigung von Abgasen nicht beibehalten, solange nicht seine Temperatur auf einen Pegel ansteigt, um den katalytischen Wandler zu aktivieren. Es ist daher für den katalytischen Wandler wichtig, unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors einen gewünschten Pegel der Abgasreinigung zu erreichen, wenn die Temperatur des katalytischen Wandlers vergleichsweise niedrig ist.
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat eine Technik zum Reinigen von Abgasen vorgeschlagen, wenn der katalytische Wandler eine relativ niedrige Temperatur hat, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-299631, der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-210608 sowie der US-Patentanmeldung Nr. 09/063732 offenbart. Nachfolgend wird das vorgeschlagene Abgasreinigungssystem beschrieben.
Wenn ein Verbrennungsmotor leer läuft, unmittelbar nachdem er zu laufen be gonnen hat, wird die Öffnung des Drosselventils oder eines Steuerventils in einer Bypassleitung, die das Drosselventil umgeht (diese Ventile werden nachfolgend gemeinsam als "Strömungssteuerventil" bezeichnet), geregelt, um die in die Brennkammer des Verbrennungsmotors eingeführte Ansaugluftmenge größer zu machen als dann, wenn der Verbrennungsmotor normal leer läuft, zum Beispiel, wenn der Verbrennungsmotor leer läuft, nachdem ein durch den Verbrennungsmotor angetriebenes Automobil gefahren ist. Ferner wird, nachdem die Ansaugluftmenge zuzunehmen begonnen hat, die Zündzeit des Verbrennungsmotors unter Rückkopplungs-Regelung geregelt, um die Drehzahl (Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors, die aufgrund der zunehmenden Ansaugluftmenge eine Zunahmetendenz hat, zu einer bestimmten Solldrehzahl hin zu konvergieren, so dass die Zündzeit weiter verzögert wird als normal.
Wenn die Luftansaugmenge zunimmt und die Zündzeit verzögert wird, haben die von dem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgase eine größere Wärmemenge, und daher wird der durch die Abgase erhitzte katalytische Wandler schnell aktiviert. Im Ergebnis ist der katalytische Wandler in der Lage, nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors schnell eine gewünschte Reinigungsfähigkeit zu erreichen.
Gleichzeitig wird die Zündzeit rückkoppelnd geregelt, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die als Ergebnis der zunehmenden Ansaugluftmenge eine Zunahmetendenz hat, zu der Solldrehzahl hin zu konvergieren, so das die Drehzahl des Verbrennungsmotors stabil auf einer optimalen Drehzahl gehalten werden kann.
Zum Vergrößern der Ansaugluftmenge wird ein Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils erzeugt, um dem katalytischen Wandler eine Wärmemenge zuzuführen, die in der Lage ist, innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors die Temperatur des katalytischen Wandlers ausreichend anzuheben und diesen zu aktivieren, und um auch den Verbrennungsmotor, nachdem er zu laufen begonnen hat, unter glatten und guten Kraftstoffverbrennungsbedingungen zu betreiben. Die Öffnung des Strömungssteuerventils wird durch einen Aktuator oder dgl. auf der Basis des Befehlswerts geregelt. Daher ist es üblich gewesen, zu verstehen, dass die Istöffnung des Strömungssteuerventils und die in den Verbrennungsmotor eingeführte Istansaugluftmenge einzig durch den Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils bestimmt werden, eine höhe- und zeitabhängige Änderung des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß einer Datentabelle oder dgl. in vorwärtskoppelnder Weise zu bestimmen, und die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Befehlswert zu steuern.
Jedoch verändern sich die Verhaltensweisen des Strömungssteuerventils oder des Einlasssystems des Verbrennungsmotors, welches das Strömungssteuerventil enthält, allgemein von Produkt zu Produkt und unterliegen auch zeitabhängigen Eigenschaftsänderungen. Wegen solcher Verhaltensänderungen und zeitabhängigen Eigenschaftsänderungen variiert die tatsächlich in die Brennkammer des Verbrennungsmotors gesaugte Einlassluft von Produkt zu Produkt oder unterliegt zeitabhängigen Veränderungen, auch wenn die Öffnung des Strömungssteuerventils entsprechend einem in vorwärtskoppelnder Weise bestimmten Befehlswert gesteuert wird. Daher variiert auch die Wärmemenge von Abgasen, die von dem Verbrennungsmotor bei der Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemischs emittiert werden, das Ansaugluft und Kraftstoff mit einem gegebenern Verhältnis hat, von Produkt zu Produkt oder unterliegt zeitabhängigen Veränderungen. Im Ergebnis unterliegen auch die Temperaturzunahmeeigenschaften des katalytischen Wandlers, auf den die Wärme der Abgase einwirkt, Veränderungen, mit dem Ergebnis, dass es unmöglich sein könnte, innerhalb einer gegebenen Zeitdauer die Temperatur des katalytischen Wandlers angemessen anzuheben und diesen zu aktivieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors angegeben, umfassend: ein Ansaugluftmengen-Steuermittel zum Erzeugen eines Befehlswerts für die Öffnung eines Strömungssteuerventils, das in einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors angeordnet ist, der Abgase durch einen katalytischen Wandler abgibt, um eine in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors eingeführte Ansaugluftmenge um eine vorbestimmte Menge zu vergrößern, die größer ist, wenn der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufmodus läuft, nachdem der Verbrennungsmotor zu laufen begonnen hat, als dann, wenn der Verbrennungsmotor in einem normalen Leerlaufmodus läuft, und Steuern/Regeln der Öffnung des Strömungssteuerventils auf der Basis des erzeugten Befehlswerts; und ein Zündzeit-Steuermittel zum Steuern/Regeln der Zündzeit des Verbrennungsmotors gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um die Zündzeit zur Verzögerung zu korrigieren, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf eine vorbestimmte Solldrehzahl zu konvergieren, während die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengen-Steuermittel vergrößert wird; wobei das Ansaugluftmengen-Steuermittel umfasst: ein Mittel zum sukzessiven Erfassen von Wärmemengendaten, welche die Wärmeenergiemenge repräsentieren, die durch in den katalytischen Wandler fließende Abgase tatsächlich zu dem katalytischen Wandler gegeben wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird; und ein Mittel zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um die erfassten Wärmemengendaten auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, der eine an den katalytischen Wandler zu gebende Wärmeenergiemenge repräsentiert.
Mit der obigen Anordnung der vorliegenden Erfindung wird der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess korrigiert, um die Wärmemengedaten, welche die Wärmeenergie repräsentieren, die durch die in den katalytischen Wandler fließenden Abgase tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt wird, während die Ansaugluftmenge erhöht wird, auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, der die dem katalytischen Wandler zuzuführende Wärmemengeenergie repräsentiert.
Daher kann, in einem gewünschten Temperaturzunahmemuster gemäß dem Sollwert die Temperatur des katalytischen Wandlers angehoben und dieser aktiviert werden, unabhängig von Veränderungen der Verhaltenseigenschaften und zeitabhängiger Eigenschaftsänderungen des Strömungssteuerventils. Somit kann die Temperatur des katalytischen Wandlers stabil und zuverlässig erhöht und dieser aktiviert werden. Im Ergebnis kann der katalytische Wandler nach dem Start des Verbrennungsmotors schnell und zuverlässig eine gute Abgasreinigungsfähigkeit erreichen.
Die Wärmemengedaten können durch eine Ansaugluftmenge oder eine Kraftstoffmenge repräsentiert werden, die von Augenblick zu Augenblick (z. B. in jedem Steuerzyklus) in die Brennkammer eingeführt wird, weil die Ansaugluftmenge oder die zugeführte Kraftstoffmenge von Augenblick zu Augenblick der von dem Verbrennungsmotor emittierten Abgase im Wesentlichen proportional zur Wärmeenergiemenge ist, und daher der Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick, die tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt wird. Alternativ können die Wärmemengedaten durch einen integrierten Wert der Ansaugluftmenge oder der zugeführten Kraftstoffmenge repräsentiert werden, oder einer Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers. Dies ist so, weil der Integralwert oder die Temperaturzunahme allgemein proportional zu einem Integralwert der Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick ist, die tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt wird.
Die Wärmemengedaten können direkt durch einen geeigneten Sensor erfasst werden, z. B. einen Luftströmungssensor, der die Ansaugluftmenge erfasst. Jedoch können die Wärmemengedaten auch aus anderen geeigneten Daten vorhergesagt werden, die erfasst werden können, während der Verbrennungsmotor in Betrieb ist. Zum Beispiel können die Wärmemengedaten aus dem Ansaugdruck des Verbrennungsmotors vorhergesagt werden.
Die Wärmeenergiemenge, die dem katalytischen Wandler zuzuführen ist, um nach Wunsch die Temperatur des katalytischen Wandlers anzuheben und diesen zu aktivieren, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist, unterscheidet sich in Abhängigkeit vom Temperaturstatus (dem Zustand der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers) des katalytischen Wandlers, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist. Da die Temperatur des katalytischen Wandlers nach dem Start des Verbrennungsmotors niedrig ist, ist die Wärmeenergiemenge, die zum Anheben der Temperatur des katalytischen Wandlers und dessen Aktivierung erforderlich ist, größer.
Das Ansaugluftmengen-Steuermittel kann ein Mittel umfassen, um den Sollwert für die Wärmemengedaten auf einen Wert zu setzen, der von einem Temperaturstatus des katalytischen Wandlers abhängig ist, wenn der Verbrennungsmotor zu laufen beginnt. Somit kann nach Wunsch die Temperatur des katalytischen Wandlers angehoben und dieser aktiviert werden, unabhängig vom Temperaturstatus des katalytischen Wandlers nach dem Start des Verbrennungsmotors.
Der Temperaturstatus des katalytischen Wandlers kann direkt durch Erfassen der Temperatur des katalytischen Wandlers erfasst werden. Jedoch kann der Temperaturstatus (der Status der Motortemperatur, repräsentiert durch eine Kühlmitteltemperatur etc.) des Verbrennungsmotors beim Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors verwendet werden, um den Temperaturstatus des katalytischen Wandlers zu repräsentieren.
Der Sollwert für die Wärmemengedaten kann in verschiedenen Mustern etabliert werden, um die Temperatur des katalytischen Wandlers geeignet anzuheben und diesen zu aktivieren. Da jedoch der Sollwert die in die Brennkammer eingeführte Ansaugluftmenge beeinflusst und daher die Menge eines Luft/Kraftstoffgemischs, das in der Brennkammer zu verbrennen ist, wenn der Verbrennungsmotor leer läuft, nachdem er zu laufen begonnen hat, ist es bevorzugt, die Betriebsstabilität des Verbrennungsmotors zu berücksichtigen.
Wenn z. B. der Verbrennungsmotor leer läuft, nachdem er zu laufen begonnen hat, wird, wenn der Verbrennungsmotor um ein bestimmtes Ausmaß warm geworden ist, die Reibung verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors allmählich reduziert. Wenn in einem Zustand, wo die Reibung verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors reduziert ist, die in den Verbrennungsmotor eingeführte Ansaugluftmenge konstant ist, dann hat die Drehzahl des Verbrennungsmotors die Tendenz, in Bezug auf die Solldrehzahl zuzunehmen. Im Ergebnis wird die Zündzeit, die durch das Zündzeitsteuermittel gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess geregelt wird, weiter verzögert. Die Zündzeit erreicht schließlich einen Verzögerungsgrenzwert, auf den die Zündzeit geregelt werden kann, und es ist nicht länger möglich, die Drehzahl auf die Solldrehzahl zu regeln.
Das Ansaugluftmengen-Steuermittel kann ein Mittel umfassen, um den Sollwert für die Wärmemengendaten derart zu setzen, dass die in die Brennkammer eingeführte Ansaugluftmenge auf der Basis des Sollwerts bei Ablauf einer ersten vorbestimmten Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge mit der Zeit allmählich reduziert wird.
Weil bei Ablauf der ersten vorbestimmten Zeit die in den Verbrennungsmotor eingeführt Ansaugluftmenge allmählich reduzeirt wird, wenn die Reibung verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors sinkt, kann demzufolge die Tendenz, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors aufgrund der Reibungsminderung zunimmt, unterdrückt werden. Im Ergebnis wird verhindert, dass die Zündzeit des Verbrennungsmotors durch den Rückkopplungs-Regelprozess des Zündzeitsteuermittels zu weit verzögert wird, so dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors stabil auf Solldrehzahl geregelt werden kann.
In einem Anfangszustand, wo unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors die Ansaugluftmenge zuzunehmen begonnen hat, ist es bevorzugt, die Ansaugluftmenge in einem geeigneten Muster zeitabhängiger Änderungen zu erhöhen, um gute Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors zu erreichen. Selbst wenn ein Sollwert für die Wärmemengedaten zum Erhöhen der Ansaugluftmenge in einem erforderlichen Muster etabliert wird, verändert sich die Ansaugluftmenge tendenziell in einer ungeeigneten Weise, bis der Wert der Wärmemengedaten auf den Sollwert konvergiert ist.
Das Ansaugluftmengen-Steuermittel kann ein Mittel umfassen, um die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess zu begrenzen, bis eine zweite vorbestimmte Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge abläuft, und zum Bestimmen des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils in einer vorwärts koppelnden Weise, um die Ansaugluftmenge in einem vorbestimmten Muster zu vergrößern, das zumindest von der abgelaufenden Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge abhängig ist.
Wie oben beschrieben, wird in einem Anfangszustand (einem Zustand unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors) nachdem die Vergrößerung der Ansaugluftmenge begonnen hat, bis die zweite vorbestimmte Zeit abläuft, die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess begrenzt, und der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils wird in der vorwärtskoppelnden Weise bestimmt, um die Ansaugluftmenge in dem vorbestimmten Muster in Abhängigkeit von zumindest der abgelaufenen Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge zu erhöhen, um hierdurch gute Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors zu erreichen.
Die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess kann vollständig weggelassen werden. Alternativ kann eine Korrekturgröße, um die der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess korrigiert wird, zwangsweise auf eine kleine Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs beschränkt werden.
Um die Temperatur des katalytischen Wandlers nach Wunsch anzuheben und diesen zu aktivieren, ist es, wenn sich der Wert der Wärmemengedaten von dessen Sollwert unterscheidet, bevorzugt, die Öffnung des Strömungssteuerventils zu korrigieren, um den Wert der Wärmemengedaten schnell auf ihren Sollwert zu konvergieren, d. h. die Differenz dazwischen schnell zu reduzieren. Im Hinblick auf die Stabilität der Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors kann jedoch bevorzugt die Reduktionsrate der obigen Differenz verändert werden. Wenn z. B. in dem Anfangszustand nach dem Start des Verbrennungsmotors sich der Wert der Wärmemengedaten von deren Sollwert unterscheidet und hierbei die Öffnung des Strömungssteuerventils korrigiert wird, um gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess den Wert der Wärmemengedaten schnell auf deren Sollwert zu konvergieren, d. h. um die Differenz zwischen dem Wert der Wärmemengedaten und deren Sollwert schnell zu reduzieren, wird die in den Verbrennungsmotor eingeführte Ansaugluftmenge abrupt verändert, mit der Tendenz, die Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors unstabil zu machen und zu beeinträchtigen.
Das Ansaugluftmengen-Steuermittel kann ein Mittel umfassen, um den Rückkopplungs-Regelprozess gemäß einem reaktionsbezeichnenden Regelprozess durchzuführen, der in der Lage ist, eine Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengendaten und dem Sollwert mit dem Wert eines in dem Rückkopplungsregelprozess benutzten vorbestimmten Parameters zu bezeichnen und den Wert des vorbestimmten Parameters in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Bedingung variabel zu etablieren.
Da der Rückkopplungs-Regelprozess gemäß dem reaktionsbezeichnenden Regelprozess ausgeführt wird, ist es möglich, die Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengedaten und dem Sollwert, allgemeiner die Differenz zwischen einer Regelgröße und deren Sollwert, mit dem Wert des vorbestimmten Parametersdirekt zu bezeichnen. Daher kann durch variables Etablieren des Werts des Parameters in Abhängigkeit von der vorbestimmten Bedingung die Differenz zwischen den Wärmemengedaten und dem Sollwert mit der gewünschten Reduktionsrate reduziert werden, die zu dem Betriebszustand oder dgl. des Verbrennungsmotors passt.
Die vorbestimmte Bedingung kann zumindest die abgelaufene Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge beinhalten, wobei das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel zum Etablieren des Werts des Parameters umfasst, um die Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengendaten und dem Sollwert kleiner zu machen, bis eine dritte vorbestimmte Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge abgelaufen ist, als nach Ablauf der dritten vorbestimmten Zeit.
Wie oben beschrieben, wird, bis die dritte vorbestimmte Zeit abläuft, nachdem die Ansaugluftmenge zuzunehmen begonnen hat, der Wert des Parameters etabliert, um die Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengedaten und dem Sollwert kleiner zu machen. Auf diese Weise wird verhindert, dass in einem Anfangszustand nach dem Start des Verbrennungsmotors die Öffnung des Strömungssteuerventils korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge rasch zu verändern, um hierdurch gute Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors zu erreichen.
Die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess unter Verwendung des reaktionsbezeichnenden Regelprozesses des Ansaugluftmengen-Steuermittels und der Regelung der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess des Zündzeitsteuermittels werden unabhängig voneinander ausgeführt, und beide Regelprozesse beeinflussen die Drehzahl des Verbrennungsmotors. Allgemein ist die Antwort auf eine Änderung in der Ansaugluftmenge in Bezug auf eine Änderung der Öffnung des Strömungssteuerventils, und daher eine Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors, langsamer als die Reaktion einer Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors in Bezug auf eine Änderung der Zündzeit. Wenn daher die Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengedaten und dem Sollwert gemäß dem reaktionsbezeichnenden Regelprozess größer gemacht wird als die Reaktionsrate der Differenz zwischen der Drehzahl und der Solldrehzahl gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess des Zündzeitsteuermittels, stören sich beide Steuerprozesse gegenseitig, mit der Tendenz, die Drehzahl unstabil zu machen.
Das Ansaugluftmengen-Steuermittel kann ein Mittel umfassen, zum Etablieren des Werts des Parameters, um die Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengendaten und dem Sollwert, die durch den reaktionsbezeichnenden Regelprozess bezeichnet wird, kleiner zu machen als eine Reduktionsrate der Differenz zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Solldrehzahl gemäß dem Rückkopplungsregelprozess des Zündzeit-Steuermittels.
Mit dem so etablierten Wert des Parameters lässt sich verhindern, dass sich der Rückkopplungs-Regelprozess unter Verwendung des reaktionsbezeichnenden Steuerprozesses des Ansaugluftmengen-Steuermittels und der Rückkopplungs-Regelprozess des Zündzeitsteuermittels mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors stören, und daher verhindern, dass die Drehzahl unstabil wird.
Der in dem Rückkopplungs-Regelprozess des Ansaugluftmengen-Steuermittels verwendete reaktionsbezeichnende Regelprozess umfasst eine Gleitmodusregelprozess, einen ILQ-Regelprozess (reaktionsbezeichnenden Optimalregelprozess) oder dgl. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der reaktionsbezeichnende Regelprozess einen Gleitmodusregelprozess. Insbesondere umfasst der Gleitmodusregelprozess bevorzugt einen adaptiven Gleitmodusregelprozess.
Der Gleitmodusregelprozess ist ein Rückkopplungs-Regelprozess vom Typ mit variabler Struktur, der allgemein solche Charakteristiken hat, dass seine Regelstabilität in Bezug auf eine Störung hoch ist. Insbesondere eliminiert der adaptive Gleitmodusregelprozess den Effekt der Störung positiv, durch Hinzufügen einer Regelvorschrift, die als adaptive Vorschrift (adaptiver Algorithmus) bezeichnet wird, zu dem normalen Gleitmodusregelprozess.
Daher umfasst der reaktionsbezeichnende Regelprozess einen Gleitmodusregelprozess, und besonders bevorzugt einen adaptiven Gleitmodusregelprozess, um den Wert der Wärmemengedaten stabil auf den Sollwert zu konvergieren und daher die Temperatur des katalytischen Wandlers nach Wunsch anzuheben und diesen zu aktivieren.
Wenn der Gleitmodusregelprozess als ein reaktionsbezeichnender Regelprozess angewendet wird, wie oben aufgezeigt, dann umfasst der Parameter einen Koeffizientenparameter oder eine lineare Umschaltfunktion zur Verwendung in dem Gleitmodusregelprozess.
Insbesondere verwendet der Gleitmodusregelprozess eine Funktion, die als Umschaltfunktion bekannt ist, welche durch eine lineare Funktion repräsentiert wird, die Variablen aufweist, welche eine Mehrzahl von Zustandsgrößen des zu regelnden Objekts umfasst (insbesondere z. B. eine Mehrzahl von Zeitseriendaten der Differenz zwischen dem Wert der Wärmemengedaten und deren Sollwert). Die Werte der Koeffizientenparameter der linearen Funktion (der Koeffizienten von Termen der linearen Funktion) definieren eine Reduktionsrate der Differenz. Daher dienen die Koeffizientenparameter der Umschaltfunktion als der Parameter zum Bezeichnen der Differenz zwischen dem Wert der Wärmemengedaten und deren Sollwert.
Die von dem Luftansaugmengen-Steuermittel erfassten Wärmemengedaten können Daten umfassen, die einen Integralwert einer Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentieren, die durch in den katalytischen Wandler fließende Abgase tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt wird, während die Ansaugluftmenge erhöht wird, und bevorzugt Daten, welche einen Integralwert von Augenblick zu Augenblick repräsentieren.
Die Daten, die die Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentieren (z. B. in jedem gegebenen Steuerzyklus), die aufeinander folgend tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt wird, kann aufgrund von Störung plötzliches Rauschen enthalten. Jedoch enthält ein Integralwert der Daten eine relativ kleine Rauschkomponente. Daher verwenden die Wärmemengedaten solche Daten, die einen Integralwert der Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentieren, die aufeinander folgend tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt werden, und der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils wird korrigiert, um die Wärmemengedaten auf den Sollwert zu konvergieren (der einen Integralwert der Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentiert, die dem katalytischen Wandler zuzuführen ist, und mit dem Zeitablauf monoton zunimmt). Auf diese Weise wird für eine stabile Steuerung verhindert, dass die Öffnung des Strömungssteuerventils schnell plötzlich verändert wird.
In dem Fall, wo die Wärmemengedaten solche Daten verwenden, die einen Integralwert der Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentieren, die aufeinander folgend dem katalytischen Wandler tatsächlich zugeführt wird, umfasst das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel, um als die Wärmemengendaten einen Integralwert der Ansaugluftmenge zu verwenden, die tatsächlich in die Brennkammer eingeführt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, oder einen Integralwert der Kraftstoffmenge, die tatsächlich in die Brennkammer eingeführt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, oder eine Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird.
Wenn die Öffnung des Strömungssteuerventils durch den Rückkopplungs-Regelprozess korrigiert wird, werden die Wärmemengedaten schließlich zu dem Sollwert hin konvergiert, und daher wird die in den Verbrennungsmotor eingeführte Ansaugluftmenge auf eine Ansaugluftmenge konvergiert, die in die Brennkammer einzuführen ist, in Abhängigkeit von dem Sollwert für die Wärmemengedaten. In einem Zustand, wo die Wärmemengedaten noch nicht auf den Sollwert konvergiert sind, insbesondere in einer Situation, wo eine relativ große Differenz zwischen den Wärmemengedaten und dem Sollwert vorliegt (die Istansaugluftmenge unterliegt einer starken Schwankung in Bezug auf eine Referenzansaugluftmenge entsprechend dem Sollwert für die Wärmemengedaten), besteht die Tendenz, dass die Öffnung des Strömungssteuerventils unstabil fluktuiert, d. h. die Korrekturgröße der Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess zur Fluktuation neigt. Da der obige Zustand, wo die Wärmemengedaten noch nicht zu dem Sollwert konvergiert sind, grundlegend ein Anfangszustand nach dem Start des Verbrennungsmotors ist, sollten bevorzugt Änderungen in der Öffnung des Strömungssteuerventils und daher Änderungen in der Ansaugluftmenge glatt sein, zu dem Zweck, gute Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors zu erreichen.
Das Ansaugluftmengen-Steuermittel kann ein Mittel umfassen, zum Bestimmen eines Lernkorrekturwerts zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, nachdem der Verbrennungsmotor das nächste Mal gestartet worden ist, auf der Basis einer Korrekturgröße, um die der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils korrigiert wird, die in dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, sowie ein Mittel zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, jedes Mal, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet worden ist, in einer vorwärts koppelnden Weise, mit dem Lernkorrekturwert, der bestimmt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, nachdem der Verbrennungsmotor das vorherige Mal gestartet worden ist, und sukzessives Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils mit der in dem Rückkopplungsregelprozess erzeugten Korrekturgröße.
Insbesondere wird jedes Mal, wenn die Ansaugluftmenge nach dem Start des Verbrennungsmotors zunimmt, eine Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils, die durch den Rückkopplungs-Regelprozess erzeugt wird, erlernt, während die Ansaugluftmenge zunimmt. Dann wird auf der Basis der Korrekturgröße ein Lernkorrekturwert zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils, während die Ansaugluftmenge zunimmt, nachdem der Verbrennungsmotor das nächste Mal gestartet hat, bestimmt. Der Lernkorrekturwert entspricht im Wesentlichen einer Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils in dem Fall, wo der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess in der gleichen Weise wie das vorherige Mal korrigiert wird, um die Ansaugluftmenge zu vergrößern, nachdem der Verbrennungsmotor das nächste Mal gestartet ist. Zum Vergrößern der Ansaugluftmenge, nachdem der Verbrennungsmotor das nächste Mal gestartet ist, wird der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils in vorwärts koppelnder Weise mit dem so bestimmten Lernkorrekturwert korrigiert, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, nachdem der Verbrennungsmotor das vorherige Mal gestartet ist, und sukzessive mit der in dem Rückkopplungs-Regelprozess erzeugten Korrekturgröße korrigiert. Daher wird die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess minimiert. Im Ergebnis können unstabile Fluktuationen der Öffnung des Strömungssteuerventils auf einem ausreichend kleinen Pegel gehalten werden, selbst wenn die Wärmemengedaten noch nicht zu dem Sollwert in der Anfangsstufe nach dem Start des Verbrennungsmotors konvergiert sind, um hierdurch gute Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmo tors zu erreichen.
Wenn die Wärmemengedaten Daten aufweisen, welche einen Integralwert einer Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick umfassen, die dem katalytischen Wandler tatsächlich zugeführt werden, dann umfasst der Lernkorrekturwert bevorzugt einen Koeffizienten zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils durch Multiplikation des Befehlswerts,
wobei das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst zum Bestimmen des Koeffizienten aus einem Verhältnis des Sollwerts für die Wärmemengendaten zu einem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess.
Wie oben beschrieben wird der Koeffizient als der Lernkorrekturwert aus einem Verhältnis des Sollwerts für die Wärmemengedaten (einem Integralwert der Wärmemengenenergie, die von Augenblick zu Augenblick tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt wird) zu einem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess bestimmt. Selbst wenn somit die Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung von Augenblick zu Augenblick vorübergehend rauscht, wird eine etwaige Rauschkomponente, die in dem Integralwert der Korrekturgröße enthalten ist, relativ klein. Daher kann der Lernkorrekturwert (Koeffizient), der hoch zuverlässig ist, aus dem Verhältnis des Sollwerts der Wärmemengedaten zu dem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung bestimmt werden. Wenn der Lernkorrekturwert als Koeffizient zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils durch Multiplikation verwendet wird, kann der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils leicht um den Lernkorrekturwert korrigiert werden.
Selbst wenn die Wärmemengedaten Daten aufweisen, welche einen Integralwert einer Wärmemengeenergie von Augenblick zu Augenblick repräsentieren, die dem katalytischen Wandler tatsächlich zugeführt wird, dann kann, wenn der Sollwert für die Daten, welche die Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentieren, integriert wird, der Lernkorrekturwert in der gleichen Weise wie oben beschrieben aus dem Verhältnis des Integralwerts des Sollwerts zu dem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils bestimmt werden.
Wenn ein Koeffizient als Lernkorrekturwert bestimmt werden soll, dann kann das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfassen zum Bestimmen des Koeffizienten aus einem Verhältnis des Sollwerts für die Wärmemengendaten zu einem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess, nach Ablauf einer vierten vorbestimmten Zeit nach Korrekturbeginn des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess.
Insbesondere wenn in einem Anfngszustand, wo der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess korrigiert wird, der Wert der Wärmemengedaten noch nicht auf deren Sollwert konvergiert ist, besteht die Tendenz, dass die Korrekturgröße des Befehlswerts der Öffnung fluktuiert. Wenn der Lernkorrekturwert (Koeffizient) aus einem Verhältnis des Sollwerts für die Wärmemengedaten zu dem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess bestimmt wird, kann möglicherweise die Zuverlässigkeit des Lernkorrekturwerts beeinträchtigt werden.
Daher wird, nach Ablauf der vierten vorbestimmten Zeit nach Korrekturbeginn des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess, d. h. in einem Zustand, wo die Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung stabilisiert worden ist, der Lernkorrekturwert (Koeffizient) aus dem Verhältnis des Sollwerts für die Wärmemengedaten zu dem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strö mungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess bestimmt. Auf diese Weise wird der Lernkorrekturwert ausreichend zuverlässig gemacht.
Das Ansaugluftmengen-Steuermittel vergrößert die Ansaugluftmenge, und das Zündzeitsteuermittel korrigiert die Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess nach Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge, bis eine vorbestimmte Grenzzeit abläuft.
Durch dieses Begrenzen der Dauern, in denen das Ansaugluftmengen-Steuermittel die Ansaugluftmenge vergrößert und das Zündzeitsteuermittel die Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess korrigiert, wird verhindert, dass der Verbrennungsmotor eine unnötige Kraftstoffmenge verbraucht.
Ein Verbrennungsmotor treibt eine bestimmte Last an. Zum Beispiel treibt der an einem Fahrzeug angebrachte Verbrennungsmotor das Fahrzeug an. Demzufolge muss der Verbrennungsmotor häufig in einem anderen Modus als dem Leerlaufmodus arbeiten (nachfolgend als "Lastmodus" bezeichnet), um, innerhalb der obigen Grenzzeit, eine Last anzutreiben. Wenn der Verbrennungsmotor in dem Lastmodus arbeitet, wird eine ausreichend größere Luftmenge in die Brennkammer als im Leerlaufmodus eingeführt, und die Wärmeenergiemenge der von dem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgase nimmt zu, um hierdurch den Temperaturanstieg und die Aktivierung des katalytischen Wandlers zu fördern. Wenn ferner der Verbrennungsmotor in dem Lastmodus arbeitet, sollte die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess des Ansaugluftmengen-Steuermittels und die Korrektur der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess des Zündzeitsteuermittels aufgehoben werden, um eine gewünschte Ausgangsleistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors zu erreichen.
Jedoch gibt es eine Situation, in der der Verbrennungsmotor innerhalb einer kurzen Zeitdauer innerhalb der Grenzzeit in dem Lastmodus arbeitet. Wenn in einer solchen Situation der Verbrennungsmotor in dem normalen Leerlaufmodus arbeitet, nachdem er in dem Lastmodus gearbeitet hat, könnte der katalytische Wandler nicht in der Lage sein, die Temperatur ausreichend zu erhöhen und aktiv zu werden.
Insbesondere wenn die Wärmemengedaten solche Daten enthalten, die einen Integralwert der Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentieren, die tatsächlich dem katalytischen Wandler zugeführt wird, und wenn dabei der Verbrennungsmotor in einem anderen Modus als dem Leerlaufmodus arbeiten soll, während die Ansaugluftmenge erhöht wird, unterbrechen das Ansaugluftmengen-Steuermittel und das Zündzeitsteuermittel die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess bzw. die Korrektur der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess, und wenn der Verbrennungsmotor anschließend den Betrieb im Leerlaufmodus wieder aufnimmt, bevor die vorbestimmte Grenzzeit abläuft, nehmen das Ansaugluftmengen-Steuermittel und das Zündzeitsteuermittel die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess bzw. die Korrektur der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess wieder auf, bis die vorbestimmte Grenzzeit abläuft, und das Ansaugluftmengen-Steuermittel erfasst fortlaufend die Wärmemengedaten, während die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess unterbrochen ist.
Wenn der Verbrennungsmotor in dem anderen Modus (dem Lastmodus) als dem Leerlaufmodus arbeiten soll, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, werden die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess und die Korrektur der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess unterbrochen, und die Erfassung der Wärmemengedaten wird während der Unterbrechung der Korrektur fortgesetzt. Wenn anschließend der Verbrennungsmotor den Betrieb im Leerlaufmodus wieder aufnimmt, bevor die vorbestimmte Grenzzeit abläuft, werden die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess und die Korrektur der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess wieder aufgenommen, bis die Grenzzeit abläuft. Damit kann, selbst wenn innerhalb der Grenzzeit der Verbrennungsmotor vorübergehend in dem Lastmodus arbeitet, die Temperatur des katalytischen Wandlers zuverlässig erhöht und dieser innerhalb der Grenzzeit aktiviert werden.
Der Sollwert für die Wärmemengedaten repräsentiert einen Integralwert der Wärmemengeenergie, die von Augenblick zu Augenblick dem katalytischen Wandler zugeführt wird, und nimmt mit dem Zeitablauf nach Zunahmebeginn der Ansaugluftmenge monoton zu. Demzufolge entspricht der Sollwert für die Wärmemengedaten, nachdem der Leerlaufmodus des Verbrennungsmotors wieder aufgenommen wurde, einer Zeit (einschließlich der Unterbrechung der Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess), die abgelaufen ist, nachdem die Ansaugluftmenge, im Anschluss an den Start des Verbrennungsmotors, zuzunehmen begonnen hat.
Wenn die Wärmemengedaten solche Daten aufweisen, die einen Integralwert einer Wärmemengenenergie von Augenblick zu Augenblick repräsentieren, die dem katalytischen Wandler tatsächlich zugeführt wird, dann ist es nicht notwendig, die Wärmemengedaten während der Unterbrechung der Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess zu erfassen.
Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung als Beispiele veranschaulichen.
1 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht eines Ansaugsystems des Verbrennungsmotors, der durch das in 1 gezeigte Steuersystem geregelt wird;
3 ist ein Diagramm mit Darstellung des Basisbetriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
4 ist ein Flussdiagramm einer Hauptroutine des in 1 gezeigten Steuersystems;
5 ist ein Flussdiagramm der Prozesssequenz in einem Schritt der in 4 gezeigten Hauptroutine;
6 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
7 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
8 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
9 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
10 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
11 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
12 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
13 ist ein Diagramm mit Darstellung des Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
14 ist ein Flussdiagramm der Prozesssequenz eines Schritts in der in 4 gezeigten Hauptroutine;
15 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in 14 gezeigten Prozesssequenz;
16 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in 15 gezeigten Prozesssequenz;
17 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in 14 gezeigten Prozesssequenz;
18 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in 14 gezeigten Prozesssequenz;
19 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
20 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
21 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems;
22 ist ein Flussdiagramm der Prozesssequenz in einem Schritt in der in 1 gezeigten Hauptroutine;
23 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in 22 gezeigten Prozesssequenz;
24 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine in der in 23 gezeigten Unterroutine;
25 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Betriebs des in 1 gezeigten Steuersystems; und
26 ist ein Diagramm mit Darstellung einer Modifikation des in 1 gezeigten Steuersystems.
Eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in Bezug auf die 1 bis 25 beschrieben.
1 zeigt in Blockform ein Steuersystem zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 enthält das Steuersystem einen Controller 2 zum Steuern/Regeln des Betriebs des Verbrennungsmotors 1.
Der Verbrennungsmotor 1 ist als Antriebsquelle an einem Fahrzeug, wie etwa einem Automobil, einem Hybridfahrzeug oder dgl. (nicht gezeigt), angebracht. Der Verbrennungsmotor 1 verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff und emittiert Abgase durch einen katalytischen Wandler 3, der einen Dreiwegekatalysator aufweist, in die Atmosphäre.
2 zeigt schematisch ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors 1. Wie in 2 gezeigt, weist der Verbrennungsmotor 1 eine Brennkammer 4 auf, die über eine Haupteinlassleitung 6 mit einem Drosselventil 5 und eine Bypassleitung 8, die mit der Haupteinlassleitung 6 in einer das Drosselventil 5 umgehenden Beziehung verbunden ist und ein Bypassventil 7 aufweist, mit Luft versorgt werden kann. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst auch einen Zylinder 9, einen Kolben 10, der in dem Zylinder 9 hin- und herbewegbar ist, Einlass- und Auslassventile 11, 12, die in der Brennkammer 4 öffen- und schließbar angebracht sind, sowie eine Kammer 13 in der Hauptansaugleitung 6.
Wie in 1 gezeigt, enthält das Steuersystem als zusätzliche Komponenten zum Steuern/Regeln des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 einen Drehzahlsensor 14 zum Erfassen einer Drezahl Ne (Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors 1, einen Motortemperatursensor 15 zum Erfassen einer Motortemperatur Tw (zum Beispiel Kühlmitteltemperatur), einen Ansaugdrucksensor 16 zum Erfassen eines Ansaugdrucks Pb, der ein Innendruck der Hauptansaugleitung 6 stromab des Drosselventils 5 und des Bypassventils 7 ist, d. h. ein Innendruck der Kammer 13, die in 2 in der dargestellten Ausführung gezeigt ist, einen Atmosphärentemperatursensor 17 zum Erfassen einer Atmosphärentemperatur Ta, einen Atmosphärendrucksensor 18 zum Erfassen eines Atmosphärendrucks Pa, einen Akzeleratorsensor 19 zum Erfassen einer Stellgröße Ap des Gaspedals des Fahrzeugs (nachfolgend als "Akzeleratorstellgröße" bezeichnet), sowie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 zum Erfassen einer Geschwindigkeit V des Fahrzeugs.
Der Verbrennungsmotor 1 umfasst, als zusätzliche Komponenten zum Betreiben des Verbrennungsmotors 1, eine Zündeinheit 21 zum Zünden des Luft/Kraftstoffgemischs in der Brennkammer 4, eine Kraftstoffzufuhreinheit 22 zum Zuführen von Kraftstoff in die Brennkammer 4, einen Drosselventilaktuator 23 zum Betätigen des Drosselventils 5 sowie einen Bypassventilaktuator 24 zum Betreiben des Bypassventils 7.
Das Fahrzeug umfasst auch einen Startermotor (nicht gezeigt) zum Starten des Betriebs des Verbrennungsmotors 1, eine Stromversorgungsbatterie (nicht gezeigt) zum Zuführen elektrischer Energie zu verschiedenen elektrischen Vorrichtungen an dem Fahrzeug, sowie ein Getriebe, d. h. ein Automatikgetriebe in der dargestellten Ausführung, zum Übertragen der Antriebskraft von den Zusatzkomponenten zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 auf Antriebsräder des Fahrzeugs.
Der Controller 2, der einen Mikrocomputer aufweist, steuert/regelt den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 mit der Zündeinheit 21, der Kraftstoffzufuhreinheit 22, dem Drosselventilaktuator 23 und dem Bypassventilaktuator 24 auf der Basis von Ausgabedaten (erfassten Werten) von den Sensoren 14 bis 20, eines vorbestimmten Programms und voreingestellten Datenwerten.
Der Controller 2 umfasst als funktionelle Komponenten ein Ansaugluftmengensteuermittel 25 zum Steuern/Regeln der der Brennkammer 4 zugeführten Ansaugluftmenge, indem die Öffnung des Drosselventils 5 oder des Bypassventils 7 durch den Drosselventilaktuator 23 oder den Bypassventilaktuator 24 gesteuert wird, sowie ein Zündzeitsteuermittel 26 zum Steuern/Regeln des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors 1 durch die Zündeinheit 21.
In der vorliegenden Ausführung entsprechen das Bypassventil 7 und die Bypassleitung 8 jeweils einem Strömungssteuerventil und einer Ansaugluftleitung Ein Steuerzyklus (Regelperiode), der durch den Controller 2 gesteuert wird, ist eine Kurbelwinkelperiode (OT genannt).
Nachfolgend wird der Betrieb des Steuersystems in Kombination mit spezifischeren Funktionen des Ansaugluftmengensteuermittels 25 und des Zündzeitpunktsteuermittels 26 beschrieben.
Zuerst wird kurz ein Basisbetrieb des Steuersystems nachfolgend in Bezug auf 3 beschrieben. 3 zeigt als Beispiel zeitabhängige Änderungen in der Öffnung des Bypassventils 7 (nachfolgend als "Bypassöffnung" bezeichnet), dem Zündzeitpunkt und der Drehzahl jeweils in oberen, mittleren und unteren Diagrammabschnitten, nachdem der Verbrennungsmotor 1 zu laufen begonnen hat, bis er in einem Leerlaufmodus läuft.
Wenn in 3 das Steuersystem aktiviert wird, indem ein Startschalter (nicht gezeigt) gedrückt wird, während der Verbrennungsmotor 1 nicht in Betrieb ist, tritt das Steuersystem zuerst in einen Betriebsmodus ein, um den Verbrennungsmotor 1 zu starten (nachfolgend als "Startmodus" bezeichnet), indem der Verbrennungsmotor 1 mit einem Startermotor (nicht gezeigt) angelassen wird. In dem Startmodus werden die Bypassöffnung und der Zündzeitpunkt wie gezeigt gesteuert, und die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 variiert wie gezeigt.
In dem Steuersystem geht die Öffnung des Drosselventils 5, während der Verbrennungsmotor 1 läuft, mit der Akzeleratorstellgröße Ap einher. Wenn das Gaspedal (nicht gezeigt) nicht niedergedrückt ist (Ap = 0, hierbei läuft der Verbrennungsmotor 1 leer, während das Fahrzeug gestoppt ist), ist die Öffnung des Drosselventils 5 null, d. h. das Drosselventil 5 ist geschlossen. Hierbei wird Ansaugluft der Brennkammer 4 nur durch die Bypassleitung 8 zugeführt. 3 zeigt den Betrieb des Verbrennungsmotors 1, wenn die Ansaugluft der Brennkammer 4 nur durch die Bypassleitung 8 zugeführt wird.
Wenn eine vollständige Kraftstoffverbrennung in dem Verbrennungsmotor 1 in dem Startmodus bestätigt wird, tritt das Steuersystem in einen Betriebsmodus ein (nachfolgend als "FIRE-Modus" bezeichnet), um den katalytischen Wandler 3 schnell zu aktivieren, während der Verbrennungsmotor 1 leer läuft.
In dem FIRE-Modus wird ein Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung, die größer ist als im normalen Leerlaufmodus, d. h. in einem anderen Leerlaufmodus als dem FIRE-Modus, sukzessive zum Beispiel gemäß dem Muster zeitabhängiger Änderungen erzeugt, die im oberen Diagrammabschnitt von 3 gezeigt sind. Die Bypassöffnung wird durch den Bypassventilaktuator 24 gemäß dem erzeugten Befehlswert θCMD gesteuert, um hierdurch die Ansaugluftmenge, die in die Brennkammer 4 eingeführt wird, größer als in dem normalen Leerlaufmodus zu machen.
Grundlegend arbeitet das Steuersystem in dem FIRE-Modus, bis eine abgelaufene Zeit t/fire seit dem Start des FIRE-Modus (eine abgelaufende Zeit nach Beginn der Zunahme der Ansaugluftmenge, nachfolgend als "FIRE-Ablaufzeit t/fire" bezeichnet) eine vorbestimmte Grenzzeit TFIRELMT erreicht (nachfolgend als "FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT" bezeichnet).
Der Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung in dem FIRE-Modus wird grundlegend derart etabliert, um Abgase zuführen zu können, die eine ausreichende Wärmeenergiemenge haben, um die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 innerhalb der FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT anzuheben und diesen zu aktivieren (die Wärmeenergiemenge der Abgase ist im Wesentlichen proportional zur in den Verbrennungsmotor 1 eingeführten Ansaugmenge). Ferner wird der Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung etabliert, um den Verbrennungsmotor 1 stabil und glattgängig in dem Leerlaufmodus zu betreiben, während die Kraftstoffverbrennung und -emission des Verbrennungsmotors 1 in dem FIRE-Modus in guten Zuständen bleibt.
Da in dem FIRE-Modus die Ansaugluftmenge zunimmt, d. h. die Bypassöffnung größer wird, steigt die Drehzahl Ne (Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors 1 unmittelbar nach Beginn der Ansaugluftmenge gemäß der durchgehend linierten Kurve im unteren Diagrammabschnitt von 3 an. Wenn die Drehzahl Ne eine voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NEFSLDS) erreicht, die um einen gegebenen Wert NEFSLDS höher ist als eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl NOBJ (Konstante), um schießlich in dem FIRE-Modus eine geeignete Drehzahl einzuhalten, wird der Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 1 gemäß der durchgehend linierten Kurve in dem mittleren Diagrammabschnitt von 3 geregelt, um gemäß einem Rückkopplungs-Regelprozess die Drehzahl Ne auf eine Solldrehzahl ne/fire zu konvergieren. Dieser Rückkopplungs-Regelprozess wird nachfolgend als "Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess" bezeichnet. Der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess startet auch, wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire einen vorbestimmten Wert TSLDIGST erreicht (siehe unterer Diagrammabschnitt von 3), sowie auch dann, wenn die Drehzahl Ne die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NEFSLDS) erreicht.
In dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wird die Solldrehzahl ne/fire gemäß einem Muster etabliert, das in dem unteren Diagrammabschnitt von 3 mit der unterbrochenen Linie angegeben ist. Die Solldrehzahl ne/fire nimmt von der voreingestellten Drehzahl (NOBJ + NEFSLDS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ mit einem vorbestimmten Abwärtsgradienten ab. Nachdem die Solldrehzahl ne/fire die Leerlaufdrehzahl NOBJ erreicht hat, wird die Solldrehzahl ne/fire auf der Leerlaufdrehzahl NOBJ gehalten. Die Leerlaufdrehzahl NOBJ ist höher ausgewählt als die Drehzahl in dem normalen Leerlaufmodus.
In dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wird eine Korrekturgröße DIG (diese Korrekturgröße DIG ist ein später Zündzeitdifferenz-Befehlswert) für den Zündzeitpunkt, wie in dem mittleren Diagrammabschnitt von 3 mit der unterbrochenen Linie angegeben, gemäß einem Rückkopplungs-Regelprozess bestimmt, um die Drehzahl Ne (Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors 1 auf die so etablierte Solldrehzahl ne/fire zu konvergieren. Dann wird ein Basisbefehlswert igbase (in dem mittleren Diagrammabschnitt von 3 mit der strichpunktierten Linie angegeben) für die Zündzeit um die Korrekturgröße DIG korrigiert, um einen Befehlswert iglog für die Zündzeit zu bestimmen. Der Basisbefehlswert igbase für die Zündzeit entspricht einem Befehlswert für die Zündzeit im normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 1 (einem anderen Betriebsmodus als dem FIRE-Modus) und repräsentiert einen vorverlagerten Wert.
In dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wird die Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 durch die Zündeinheit 21 gemäß dem Befehlswert iglog geregelt, der durch Korrektur des Basisbefehlswerts igbase erzeugt worden ist, um hierdurch die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess auf die Solldrehzahl ne/fire (schließlich auf die Leerlaufdrehzahl NOBJ) zu konvergieren.
Hierbei ist die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 tendenziell höher als die Solldrehzahl ne/fire, und zwar wegen der oben beschriebenen erhöhten Ansaugluftmenge. Daher korrigiert die Korrekturgröße DIG, die durch den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess bestimmt ist, die Zündzeit so, dass sie von dem Basisbefehlswert igbase ausgehend verzögert ist. Demzufolge hat die Zündzeit iglog, die durch Korrektur des Basisbefehlswerts igbase mit der Korrekturgröße DIG (≤ 0) erzeugt ist, einen verzögerten Wert, wie in dem mittleren Diagrammabschnitt von 3 mit der durchgehenden Linie angegeben.
Wie oben beschrieben, wird in dem FIRE-Modus, der durchgeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 leer läuft, unmittelbar nachdem er zu laufen begonnen hat, die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 1 geregelt, um die Solldrehzahl ne/fire (schließlich die Leerlaufdrehzahl NOBJ) zu erreichen, durch Erhöhen der Ansaugluftmenge mit der gesteuerten Bypassöffnung und Verzögern der Zündzeit gemäß dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess, während die Wärmeenergiemenge der Abgase, die von dem Verbrennungsmotor 1 emittiert wird, wenn das Luft/Kraftstoffgemisch in der Brennkammer 4 verbrannt wird, größer gemacht wird als im normalen Leerlaufmodus. Wenn die Abgase mit der erhöhten Wärmeenergiemenge dem katalytischen Wandler 3 zugeführt werden, erhöht sich die Temperatur des katalytischen Wandlers und er wird schnell aktiviert und kann daher schnell eine gewünschte Abgasreinigungsleis tung erreichen.
Der FIRE-Modus zum Erhöhen der Ansaugluftmenge und Durchführen des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses wird fortlaufend ausgeführt, bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire die FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT erreicht, außer dann, wenn in dem FIRE-Modus das Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt wird. Anschließend tritt das Steuersystem in den normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 1 ein. In dem normalen Betriebsmodus wird die Bypassöffnung auf eine Öffnung gesteuert (< der Bypassöffnung in dem FIRE-Modus, siehe rechter Teil des oberen Diagrammabschnitts von 3), um den Verbrennungsmotor 1 zum Beispiel in dem normalen Leerlaufmodus zu betreiben. Nach Beendigung des FIRE-Modus wird die Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 allmählich auf die normale vorverlagerte Zündzeit zurückgebracht, die durch den Basisbefehlswert igbase bestimmt ist, wie in dem rechten Teil des mittleren Diagrammabschnitts von 3 gezeigt.
Wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, um das Fahrzeug anzufahren oder den Verbrennungsmotor 1 während des FIRE-Modus hochzudrehen (bevor die FIRE-Ablaufzeit t/fire die FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT erreicht hat), so dass der Verbrennungsmotor 1 in einem anderen Modus als dem Leerlaufmodus arbeitet, unterbricht das Steuersystem den FIRE-Modus.
Wenn das Steuersystem den FIRE-Modus unterbricht, wird die Ansaugluftmenge durch Steuern der Bypassöffnung kontinuierlich erhöht, um die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zuverlässig anzuheben und diesen zu aktivieren. Um jedoch eine gewünschte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 zu erreichen, wird die Zündzeit zu der normalen vorverlagerten Zündzeit zurückgebracht, die durch den Basisbefehlswert igbase bestimmt ist (der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wird unterbrochen). Wenn der Verbrennungsmotor 1 dann wieder in dem Leerlaufmodus innerhalb der FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT betrieben werden soll, wird der Zündzeitsteuerdrehzahl- F/B-Regelprozess wieder aufgenommen. Daher entspricht die Unterbrechung des FIRE-Modus grundlegend der Unterbrechung des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses. Auch wird ein Teilsteuerprozess zum Erhöhen der Ansaugluftmenge durch Steuern der Bypassöffnung unterbrochen.
Der Basisbetrieb des Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist oben beschrieben worden.
Nachfolgend werden Details des Betriebs des Steuersystems im Hinblick auf seinen Basisbetrieb beschrieben.
Wenn das Steuersystem aktiviert wird, während der Verbrennungsmotor 1 nicht arbeitet, führt der Controller 2 eine in 4 gezeigte Hauptroutine in vorbestimmten Steuerzyklen aus, d. h. Kurbelwinkelperioden (OT).
Zuerst bestimmt der Controller 2 in SCHRITT 4-1, ob der Betriebsmodus des Steuersystems der Startmodus ist oder nicht. Inbesondere bestimmt der Controller 2, ob eine vollständige Kraftstoffverbrennung in dem Verbrennungsmotor 1 bestätigt wird oder nicht. Der Betriebsmodus des Steuersystems ist der Startmodus, nachdem das Steuersystem aktiviert ist, bis die vollständige Kraftstoffverbrennung bestätigt wird. Die vollständige Kraftstoffverbrennung wird auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Drehzahlsensor 14 bestätigt, d. h. einem erfassten Wert der Drehzahl Ne.
Wenn in SCHRITT 4-1 der Betriebsmodus des Steuersystems der Startmodus ist, dann führt der Controller 2 in SCHRITT 4-2 in jedem Steuerzyklus den Startmodusprozess aus, um den Verbrennungsmotor 1 zu starten.
In dem Startmodusprozess bestimmt der Controller 2 Befehlswerte für die Zündzeit, die zuzuführende Kraftstoffmenge und die Bypassöffnung, die zum Starten des Verbrennungsmotors 1 geeignet sind, auf der Basis von Ausgangssignalen (erfassten Werten) der Sensoren 14 bis 20, vorbestimmten Kennfeldern und Gleichungen. Gemäß den bestimmten Befehlswerten betreibt der Controller 2 die Zündeinheit 21, die Kraftstoffzufuhreinheit 22 und den Bypassventilaktuator 24 zum Steuern der Zündzeit, der zuzuführenden Kraftstoffmenge und der Bypassöffnung, während gleichzeitig der Startermotor (nicht gezeigt) erregt wird, um den Verbrennungsmotor 1 anzulassen, um durch den Verbrennungsmotor 1 zu starten.
In dem Startmodusprozess initialisiert der Controller 2 verschiedene Parameter (später beschrieben), wie etwa Flags, die in einem Steuerprozess des FIRE-Modus zu verwenden sind.
In dem Startmodusprozess werden ferner eine Motortemperatur Tw, eine Atmosphärentemperatur Ta und ein Atmosphärendruck Pa während des Starts des Verbrennungsmotors 1 jeweils durch den Motortemperatursensor 15, den Atmosphärentemperatursensor 17 und den Atmosphärendrucksensor 18 erfasst und in einem Speicher (nicht gezeigt) abgespeichert.
Wenn in SCHRITT 4-1 der Betriebsmodus des Steuersystems nicht der Startmodus ist, d. h. wenn eine vollständige Kraftstoffverbrennung in dem Verbrennungsmotor 1 bestätigt wird, dann erzeugt der Controller 2 in SCHRITT 4-3 in jedem Steuerzyklus einen Befehlswert für die dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführende Kraftstoffmenge. Dann bewertet der Controller 2 in SCHRITT 4-4 Bedingungen zur Bestimmung, ob der Steuerprozess des FIRE-Modus ausgeführt werden soll oder nicht, d. h. ob der Betriebsmodus in den FIRE-Modus oder den Normalmodus gestellt ist. Danach erzeugt das Ansaugluftmengen-Steuermittel 25 in SCHRITT 4-5 einen Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung. In SCHRITT 4-6 erzeugt das Zündzeitsteuermittel 26 einen Befehlswert iglog für die Zündzeit des Verbrennungsmotors 1.
Der Controller 2 erzeugt in SCHRITT 4-3 einen Befehlswert für die dem Ver brennungsmotor 1 zuzuführende Kraftstoffmenge wie folgt: Zuerst bestimmt der Controller 2 eine zuzuführende Basiskraftstoffmenge beruhend auf einem vorbestimmten Kennfeld aus der Drehzahl Ne (Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors 1, die durch den Drehzahlsensor 14 erfasst wird, und dem Ansaugdruck Pb des Verbrennungsmotors 1, der von dem Ansaugdrucksensor 16 erfasst wird. Dann korrigiert der Controller 2 die zuzuführende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Motortemperatur Tw und der Atmosphärentemperatur Ta, die jeweils durch den Motortemperatursensor 15 und den Atmosphärentemperatursensor 17 erfasst werden, um hierdurch den Befehlswert für die dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführende Kraftstoffmenge in einer Weise zu erzeugen, die mit der in die Brennkammer 4 des Verbrennungsmotors 1 eingeführten Ansaugluftmenge einhergeht.
Der erzeugte Befehlswert für die zuzuführende Kraftstoffmenge wird von dem Controller 2 an die Kraftstoffzufuhreinheit 22 in jedem Steuerzyklus ausgegeben, und die Kraftstoffzufuhreinheit 22 führt dem Verbrennungsmotor 1 eine Kraftstoffmenge entsprechend dem gegebenen Befehlswert zu.
In SCHRITT 4-4 werden Bedingungen entsprechend einer in 5 gezeigten Prozesssequenz bewertet.
Wie in 5 gezeigt, bestimmt der Controller 2 in SCHRITT 5-1, ob die gegenwärtige FIRE-Ablaufzeit t/fire innerhalb der FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT (t/fire < TFIRELMT) liegt oder nicht, in SCHRITT 5-2, ob die vom Drehzahlsensor 14 erfasste gegenwärtige Drehzahl Ne innerhalb eines vorbestimmten normalen Bereichs liegt oder nicht, und in SCHRITT 5-3, ob die von dem Motortemperatursensor 15 erfasste Motortemperatur Tw innerhalb eines vorbestimmten normalen Bereichs liegt oder nicht. Die in SCHRITT 5-1 bestimmte FIRE-Ablaufzeit t/fire wird in dem Startmodusprozess in SCHRITT 4-2 auf "0" initialisiert und beginnt mit der Messung ab der Zeit, zu der der Startmodus beendet ist (einem Steuerzyklus, in dem eine vollständige Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 1 bestätigt wird).
Wenn die Bedingungen in den SCHRITTen 5-1 bis 5-3 nicht erfüllt sind, d. h. wenn die gegenwärtige FIRE-Ablaufzeit t/fire die FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT erreicht hat, die gegenwärtige Drehzahl Ne abnormal hoch oder niedrig ist oder die Temperatur Tw abnormal hoch oder niedrig ist, dann bestimmt der Controller 2 in SCHRITT 5-4, ob ein später zu beschreibender Lern-Rechenprozess, d. h. ein Prozess der Berechnung des Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld, der später beschrieben wird, beendet werden soll, durch Bewertung eines Flags f/flrnend (nachfolgend als "Lern-Rechenendflag f/flrnend" bezeichnet), das "1" ist, wenn der Lern-Rechenprozess beendet werden soll, und "0", wenn der Lern-Rechenprozess nicht beendet werden soll. Wenn f/flrnend = 0, dann hält der Controller 2 in SCHRITT 5-5 den Wert der gegenwärtigen FIRE-Ablaufzeit t/fire als einen Wert eines Parameters t/kil und setzt in SCHRITT 5-6 das Lern-Rechenendflag f/flrndend auf "1". Der Parameter t/kil dient zur Repräsentation der FIRE-Ablaufzeit t/fire zu der Zeit, zu der der Prozess der Berechnung des Basis-Lern-Korrekturkoeffizienten vpskisld beendet ist. Der Parameter t/kil wird nachfolgend als "Lern-Endzeitparameter t/kil" bezeichnet.
In dem Startmodusprozess in SCHRITT 4-2 werden das Lern-Rechenendflag f/flrnend und der Lern-Endzeitparameter t/kil auf "0" initialisiert.
Dann fixiert der Controller 2 in SCHRITT 5-7 zwangsweise den Wert der FIRE-Ablaufzeit t/fire auf die FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT, und setzt in den SCHRITTen 5-8, 5-9 ein Flag f/fpause, das "1" ist, wenn der FIRE-Modus unterbrochen werden soll, und "0", wenn der FIRE-Modus nicht unterbrochen werden soll (nachfolgend als FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause" bezeichnet), und ein Flag f/fireon, das auf "1" gesetzt wird, wenn der FIRE-Modus ausgeführt werden soll, und auf "0", wenn der FIRE-Modus nicht ausgeführt werden soll (nachfolgend als "FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/fireon" bezeichnet), auf "0". Danach kehrt das Steuersystem zur in 4 gezeigten Hauptroutine zu rück. Wenn der FIRE-Modus nicht ausgeführt werden soll (f/fireon = 0), dann bedeutet dies, dass das Steuersystem in dem normalen Modus arbeitet.
Wenn die Bedignungen in den SCHRITTen 5-1 bis 5-3 erfüllt sind, dann bestimmt der Controller 2 in SCHRITT 5-10, ob das Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt ist oder nicht, auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Akzeleratorsensor 19 (der Stellgröße Ap des Gaspedals), und bestimmt in SCHRITT 5-11, ob der Verbrennungsmotor 1 in einem Kraftstoffunterbrechungsprozess ist oder nicht. Der Kraftstoffunterbrechungsprozess ist ein Prozess, in dem die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 unterbrochen ist, während das Fahrzeug verzögert. Wenn das Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt ist, steuert der Controller 2 den Drosselventilaktuator 23, um die Öffnung des Drosselventils 5 auf eine Öffnung einzustellen, die mit der Stellgröße Ap einhergeht.
Wenn keine der Bedingungen in SCHRITT 5-10, 5-11 erfüllt ist, dann arbeitet der Verbrennungsmotor 1 grundlegend in dem Leerlaufmodus. In diesem Fall setzt der Controller 2 in SCHRITT 5-12 das FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause auf "0". Dann setzt der Controller 2 in SCHRITT 5-13 das FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/fireon auf "1". Danach kehrt die Steuerung zur in 4 gezeigten Hauptroutine zurück.
Wenn eine der Bedingungen in den SCHRITTen 5-10, 5-11 erfüllt ist, dann setzt der Controller 2 in SCHRITT 5-14 das FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause auf "1", um den FIRE-Modus zu unterbrechen, und bestimmt in SCHRITT 5-15 den Wert des Lern-Rechenendflags f/flrnend. Nur wenn f/flrnend = 0, hält der Controller 2 in SCHRITT 5-16 den gegenwärtigen Wert der FIRE-Ablaufzeit t/fire als den Wert des Lern-Endzeitparameters t/kil, und setzt in SCHRITT 5-17 das Lern-Rechenendflag f/flrnend auf "1".
Dann setzt der Controller 2 in SCHRITT 5-18 einen Herunterzähltimer cn/igvpl, der in einem Prozess der Steuerung der Zündzeit nach Beendigung der Unterbrechung des FIRE-Modus verwendet wird, auf einen vorbestimmten Anfangswert XCNT, was nachfolgend beschrieben wird. Danach führt die Steuerung SCHRITT 5-13 aus und kehrt zur in 4 gezeigten Hauptroutine zurück.
Der Status, in dem eine der Bedingungen in den SCHRITTen 5-10, 5-11 erfüllt ist, d. h. der Status, in dem das FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause "1" ist, um den FIRE-Modus zu unterbrechen, ist grundlegend ein Status, in dem innerhalb des FIRE-Unterbrechungsflags f/fpause das Gaspedal des Fahrzeugs niedergedrückt ist, um das Fahrzeug zu starten oder zu fahren, d. h. ein Status, in dem der Verbrennungsmotor 1 unter Last arbeitet, oder ein Status, in dem der Verbrennungsmotor 1 hochdreht. Wenn jedoch das Fahrzeug innerhalb der FIRE-Unterbrechungsflag-f/fpause gestartet wird und danach verzögert wird, kann ein Fall auftreten, wo keine der Bedingungen in den SCHRITTen 5-10, 5-11 erfüllt ist. Der Status, in dem der FIRE-Modus unterbrochen wird, ist genauer gesagt ein Status, in dem der Verbrennungsmotor 1 in einem anderen Modus arbeitet als in dem Leerlaufmodus, während das Luft/Kraftstoffgemisch darin verbrannt wird.
In dem oben beschriebenen Prozess der Bewertung von Bedingungen in SCHRITT 4-4 wird, nachdem der Verbrennungsmotor 1 gestartet ist (nachdem der Startmodus beendet ist), insofern die Drehzahl Ne und die Motortemperatur Tw in einem geeigneten Bereich liegt, der Betriebsmodus des Steuersystems auf den FIRE-Modus gesetzt (f/fireon = 1), bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire die FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT erreicht. In dem FIRE-Modus wird die Ansaugluftmenge erhöht, indem die Bypassöffnung gesteuert wird und der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess parallel zueinander ausgeführt werden, außer dann, wenn der FIRE-Modus unterbrochen ist.
Wenn aus irgendeinem Grund die Dehzahl Ne oder die Motortemperatur Tw abnormal hoch oder niedrig ist, wird der Betriebsmodus des Steuersystems auf den normalen Modus gestellt, unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor 1 gestartet hat oder der FIRE-Modus gelöscht (beendet) ist und wird der Betrieb auf den normalen Modus gesetzt (f/fireon = 0). In dem normalen Modus werden die Bypassöffnung und die Zündzeit auf Werte zum normalen Betreiben des Verbrennungsmotors 1 gesteuert, d. h. in einen anderen Modus als den FIRE-Modus. Wenn der Betriebsmodus auf den normalen Modus gesetzt ist, dann wird, da der Controller 2 in SCHRITT 5-7 den Wert der FIRE-Ablaufzeit t/fire zwangsweise auf die FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT fixiert, die Bedingung in SCHRITT 5-1 anschließend nicht erfüllt, bis der Verbrennungsmotor 1 erneut gestartet wird (die FIRE-Ablaufzeit t/fire nur in dem Startmodus initialisiert). Daher wird der Betriebsmodus nur auf den FIRE-Modus gesetzt, bis die FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT nach dem Starten des Verbrennungsmotors 1 abgelaufen ist.
Wenn das Fahrzeug durch Niederdrücken des Gaspedals fährt oder der Verbrennungsmotor 1 hochdreht, während der Betriebsmodus auf den FIRE-Modus gesetzt ist (f/fireon = 1), d. h. wenn der Verbrennungsmotor 1 in einem anderen Modus als dem Leerlaufmodus arbeitet (eine der Bedingungen in den SCHRITTen 5-10, 5-11 ist erfüllt), dann wird das FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause auf "1" gesetzt. In diesem Fall wird der FIRE-Modus unterbrochen, d. h. während die Ansaugluftmenge durch Steuern der Bypassöffnung erhöht wird, wird der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess ausgeführt. Wenn keine der Bedingungen in den SCHRITTen 5-10, 5-11 erfüllt ist und das FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause auf "0" zurückgesetzt ist, während der Betriebsmodus der FIRE-Modus ist und dieser unterbrochen ist (f/fireon = 1 und f/fpause = 1) (dies ist grundlegend ein Fall zur Wiederaufnahme des Leerlaufmodus), dann wird die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben und wird der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wieder aufgenommen.
Wenn der FIRE-Modus durch Niederdrücken des Gaspedals unterbrochen wird (die Bedingung in SCHRITT 5-10 ist erfüllt), dann wird die Öffnung des Drossel ventils 5 mit der Stellgröße Ap des Gaspedals (> 0) in Übereinstimmung gebracht. In diesem Fall wird daher der Brennkammer 4 des Verbrennungsmotors 1 die Ansaugluft über sowohl das Bypassventil 7 als auch das Drosselventil 5 zugeführt.
Obwohl in der vorliegenden Ausführung nicht angewendet, braucht der Betriebsmodus des Steuersystems nicht auf den FIRE-Modus gesetzt zu werden, bis nach Ende des Startmodus eine kurze Zeit abgelaufen ist.
Nachfolgend wird ein Prozess zum Erzeugen eines Befehlswerts θCMD für die Bypassöffnung im in 4 gezeigten SCHRITT 4-5 beschrieben.
Vor der Beschreibung spezifischer Details dieses Prozesses wird nachfolgend zuerst ein Grundkonzept des Prozesses beschrieben.
In dem Steuersystem umfassen Hauptprozesse, die das Ansaugluftmengensteuermittel 25 ausführt, um einen Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung in dem FIRE-Modus zu erzeugen, einen Prozess (nachfolgend als "Standard-Öffnungsbefehlswert-Erzeugungsprozess" bezeichnet) der Erzeugung eines Standard-Befehlswerts θ0 für die Bypassöffnung (nachfolgend als "Standard-Öffnungsbefehlswert θ0" bezeichnet), einen Prozess (nachfolgend als "Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess bezeichnet) der Korrektur eines Befehlswerts für die Bypassöffnung gemäß einem Rückkopplungs-Regelprozess, um einen akkumulierten Wert der in die Brennkammer 4 eingeführten Istansaugluftmenge auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, einen Prozess (nachfolgend als "Lern-Korrekturprozess" bezeichnet) des Lernens einer Korrekturgröße für den Befehlswert für die Bypassöffnung gemäß einem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess, jedes Mal dann, wenn der FIRE-Modus ausgeführt wird, und Korrigieren des Befehlswerts für die Bypassöffnung auf der Basis der Lern-Korrekturgröße, einen Prozess (nachfolgend als "Atmosphärenzustand-Korrekturprozess" bezeichnet) der Korrektur des Befehlswerts für die Bypassöffnung in Abhängigkeit von dem Atmosphärendruck Pa und der Atmosphärentemperatur Ta, die jeweils von dem Atmosphärendrucksensor 18 und dem Atmosphärentemperatursensor 17 erfasst sind, sowie einen Prozess (nachfolgend als "zündzeitabhängiger Korrekturprozess" bezeichnet) der Korrektur des Befehlswerts für die Bypassöffnung in Abhängigkeit von der Zündzeit, die durch den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess geregelt ist. Nachfolgend werden Grundkonzepte dieser Prozesse beschrieben.
In dem Steuersystem gemäß der Ausführung wird die Ansaugluftmenge in dem FIRE-Modus primär zu dem Zweck erhöht, die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 schnell anzuheben und diesen zu aktivieren. Die Erhöhung der Ansaugluftmenge ist erforderlich, um in der Lage zu sein, dem katalytischen Wandler 3 Abgase zuzuführen, die eine Wärmeenergiemenge haben (die Wärmeenergiemenge der Abgase ist im Wesentlichen proportional zur in die Brennkammer 4 eingeführten Ansaugluftmenge, die in der Lage ist, innerhalb der FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zuverlässig anzuheben und diesen zu aktivieren.
Die Erhöhung der Ansaugluftmenge beginnt unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1, während die Zündzeit durch den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess so geregelt wird, dass sie von der normalen Zündzeit verzögert ist. Wenn ein Muster zeitabhängiger Änderungen in der Zunahme der Ansaugluftmenge ungeeignet ist, dann könnten die Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors 1 beeinträchtigt werden. Daher muss die Ansaugluftmenge in dem FIRE-Modus erhöht werden, um den Verbrennungsmotor 1 stabil und glattgängig zu betreiben, ohne die Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors 1 in dem FIRE-Modus zu beeinträchtigen.
Der Standard-Öffnungsbefehlswert-Erzeugungsprozess erzeugt den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0, der als Basis für den Befehlswert für die Bypassöff nung dient, die an den Bypassventilaktuator 24 auszugeben ist, um die Ansaugluftmenge zu erhöhen, in einer vorwärts koppelnden Weise in jedem Steuerzyklus (OT) in Abhängigkeit von der Motortemperatur Tw und der FIRE-Ablaufzeit t/fire, wenn der Verbrennungsmotor 1 startet (in dem Startmodus).
Der Standard-Öffnungsbefehlswert-Erzeugungsprozess wird wie folgt ausgeführt:
Wenn der Verbrennungsmotor 1 startet (in dem Startmodus), wird ein Basiswert i/ftbl des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0, der ein Maximalwert des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 ist, während das Steuersystem in dem FIRE-Modus arbeitet, auf der Basis einer vorbestimmten Datentabelle aus der vom Motortemperatursensor 15 erfassten Motortemperatur Tw bestimmt.
In dieser Ausführung unterscheidet sich der Basiswert i/ftbl, wenn die Schaltstellung des Schalthebels des Automatikgetriebes (nicht gezeigt) des Fahrzeugs in einem N-(Neutral)-Bereich in dem FIRE-Modus ist, von dem Basiswert i/ftbl, wenn in dem FIRE-Modus die Schaltstellung des Schalthebels des Automatikgetriebes (nicht gezeigt) des Fahrzeugs in einem D-(Fahr)-Bereich ist.
Insbesondere wenn die Schaltstellung des Automatikgetriebes in dem N-Bereich liegt, wird ein Wert ifiret (nachfolgend als "N-Bereich-Basiswert ifiret" bezeichnet), der gemäß einer mit der durchgehenden Linie a in 6 bezeichneten Datentabelle aus der Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 bestimmt wird, als Basiswert i/ftbl des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 bestimmt.
Die in 6 mit der durchgehenden Linie a angegebene Datentabelle ist grundlegend derart erstellt, dass dann, wenn die Motortemperatur Tw höher ist, der N-Bereich-Basiswert ifiret niedriger ist. Dies ist so, weil die Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3 entspricht, und wenn die Motortemperatur Tw höher ist, kann die Wärmeenergiemenge, die zum Erhöhen der Temperatur und zum Aktivieren des katalytischen Wandlers 3 nach Wunsch erforderlich ist, d. h. die in den Verbrennungsmotor 1 eingeführte Ansaugluftmenge, kleiner sein.
Wenn die Schaltstellung des Automatikgetriebes in dem D-Bereich liegt, wird als der Basiswert i/ftbl (= ifiret + iatfire) des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 ein Wert bestimmt, der die Summe eines Werts iatfire (nachfolgend als "D-Bereich-Korrekturwert iatfire" bezeichnet), der gemäß einer in 6 mit der durchgehenden Linie b bezeichneten Datentabelle aus der Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 bestimmt ist, und des N-Bereich-Basiswerts ifiret ist.
Die in 6 mit der durchgehenden Linie b angegebene Datentabelle ist grundlegend derart erstellt, dass bei einer beliebigen Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 der Basiswert fitbl im D-Bereich so eingestellt wird, dass er etwas höher ist als der N-Bereich-Basiswert ifiret. Weil nämlich in dem D-Bereich eine Last zum Absorbieren der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 1 größer ist als in dem N-Bereich, führt dies zu einer Drehzahlabnahme des Verbrennungsmotors 1 und ist die Wärmeenergiemenge der Abgase kleiner als in dem N-Bereich.
In der vorliegenden Ausführung wird die Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 so benutzt, dass sie der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3 entspricht, d. h. der Temperatur des katalytischen Wandlers 3 beim Start des Verbrennungsmotors 1. Wenn der Verbrennungsmotor 1 zu laufen beginnt, kann die Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3 direkt erfasst werden und kann der Basiswert i/ftbl des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 in der gleichen Weise wie oben beschrieben aus der erfassten Temperatur bestimmt werden.
Da in dieser Ausführung das Fahrzeug das Automatikgetriebe aufweist, werden jeweils in dem N-Bereich und dem D-Bereich unterschiedliche Basiswerte i/ftbl verwendet. Wenn in dem Fahrzeug ein Handschaltgetriebe verwendet wird, brauchen keine solchen unterschiedlichen Basiswerte i/ftbl verwendet werden, sondern es kann ein eindeutiger Basiswert i/ftbl angewendet werden, in Abhängigkeit von der Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 oder der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3 in der gleichen Weise wie oben beschrieben.
Der Basiswert i/ftbl des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 wird wie oben beschrieben bestimmt. In dem Standard-Öffnungsbefehlswert-Erzeugungsprozess wird ferner ein Korrekturkoeffizient km/fire (≤ 1) zum Korrigieren (durch Multiplikation) des Basiswerts i/ftbl in jedem Steuerzyklus gemäß einer in 7 gezeigten vorbestimmten Datentabelle (Zeittabelle) von der FIRE-Ablaufzeit t/fire bestimmt. Der Wert, der erzeugt wird, wenn der Basiswert i/ftbl mit dem Korrekturkoeffizienten km/fire multipliziert wird, wird als Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 (= i/ftbl·km/fire) bestimmt.
In der in 7 gezeigten Datentabelle wird, während einer Anfangsstufe (t/fire: 0 – t1) des FIRE-Modus, der Korrekturkoeffizient km/fire allmählich auf "1" erhöht, um den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 allmählich zu dem Basiswert i/ftbl zu erhöhen. Dann wird, nachdem der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 den Basiswert i/ftbl erreicht hat (nachdem der Korrekturkoeffizient km/fire "1" erreicht hat), der Korrekturkoeffizient km/fire auf "1" gesetzt, um den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 auf den Basiswert i/ftbl für eine vorbestimmte Zeit (t/fire: t1 – t2) zu halten. Danach (t/fire: t2 – TFIRELMT) wird der Korrekturkoeffizient km/fire allmählich reduziert, um den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 allmählich zu reduzieren. Der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 wird aus dem folgenden Grund allmählich reduziert:
Wenn der Verbrennungsmotor 1 um ein gewisses Ausmaß warm geworden ist, nimmt die Reibung verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors 1 allmählich ab und die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 nimmt tendenziell zu. Im Ergebnis wird die durch den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess gesteuerte Zündzeit weiter verzögert. Wenn hierbei die Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 einen Verzögerungsgrenzwert erreicht, bei dem die Zündzeit gesteuert werden kann, während der Verbrennungsmotor 1 normal arbeitet, ist es nicht länger möglich, die Zunahmetendenz der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 zu unterdrücken. Um eine übermäßige Zunahme der Drehzahl Ne zu verhindern, nachdem die FIRE-Ablaufzeit t/fire die voreingestellte Zeit t2 erreicht hat und der FIRE-Modus um ein gewisses Ausmaß fortgeschritten ist, d. h. nachdem der Verbrennungsmotor 1 um ein gewisses Ausmaß warm geworden ist, wird der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 (die in den Verbrennungsmotor 1 eingeführte Ansaugluftmenge) allmählich reduziert, um hierdurch zu verhindern, dass die Drehzahl Ne aufgrund der reduzierten Reibung tendenziell zunimmt. Die vorbestimmte Zeit t2 entspricht einer ersten vorbestimmten Zeit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Oben sind die Details des Standard-Öffnungsbefehlswert-Erzeugungsprozesses beschrieben worden.
Grundlegend wird in dem Steuersystem die Bypassöffnung entsprechend dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 geregelt, der in vorwärts koppelnder Weise erzeugt wird, um hierdurch den Verbrennungsmotor 1 stabil zu betreiben und die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 nach Wunsch geeignet anzuheben und diesen zu aktivieren.
Nachfolgend werden der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess und der Atmosphärenzustand-Korrekturprozess beschrieben.
Der durch den Standard-Öffnungsbefehlswert-Erzeugungsprozess bestimmte Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 wird eindeutig in einer bestimmten Referenz korrelation der Istöffnung des Bypassventils 7 und der in die Brennkammer 4 eingeführten Istansaugluftmenge zu dem an den Bypassventilaktuator 24 auszugebenden Befehlswert für die Bypassöffnung bestimmt, und wird unter idealen Bedingungen dadurch bestimmt, dass der Atmosphärendruck Pa ein Standard-Atmosphärendruck ist, z. B. ein Atmosphärendruck, und die Atmosphärentemperatur Ta eine Standard-Atmosphärentemperatur ist, z. B. eine Normaltemperatur von 25°C.
Die Istöffnung des Bypassventils 7 oder die Istansaugluftmenge in Bezug auf den Befehlswert für die Bypassöffnung neigen zu Schwankungen aufgrund von Schwankungen der Betriebscharakteristiken oder zeitabhängigen Eigenschaftsänderungen des Bypassventilaktuators 24 und des Bypassventils 7 (diese Änderungen in der Ansaugluftmenge werden nachfolgend als "Änderungen aufgrund struktureller Faktoren bezeichnet").
Auch in der Abwesenheit solcher Veränderungen aufgrund struktureller Faktoren variiert die Istansaugluftmenge in Bezug auf den Befehlswert für die Bypassöffnung in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck Pa. Die Istansaugluftmenge in Bezug auf den Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung verändert sich auch in Abhängigkeit von der Atmosphärentemperatur Ta, obwohl die Atmosphärentemperatur Ta weniger Einfluss hat als der Atmosphärendruck Pa (diese Veränderungen der Ansaugluftmenge in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck Pa und der Atmosphärentemperatur Ta werden nachfolgend als "Veränderungen aufgrund atmosphärischer Bedingungen" bezeichnet).
Wenn somit der Befehlswert für die Bypassöffnung konstant ist (die Bypassöffnung ist konstant), ist die Istansaugluftmenge kleiner, wenn der Atmosphärendruck Pa niedriger ist, und da die atmosphärische Dichte kleiner wird, wenn die Atmosphärentemperatur höher wird, wird die Istansaugluftmenge (Ansaugluftmasse) kleiner, wenn die Atmosphärentemperatur Ta höher wird.
Wenn die Ansaugluftmenge variiert, variiert auch die Wärmeenergiemenge (die im Wesentlichen proportional zur Ansaugluftmenge ist) der Abgase, die von dem Verbrennungsmotor 1 emittiert werden, und daher verändert sich auch das Muster der Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3. In einigen Fällen kann daher die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 nicht zuverlässig erhöht werden und dieser schnell aktiviert werden, indem die Ansaugluftmenge in dem FIRE-Modus erhöht wird, und dabei kann der katalytische Wandler 3 in dem FIRE-Modus nicht die gewünschte Reinigungsleistung bekommen.
Der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess und der Atmosphärenzustand-Korrekturprozess dienen zur Beseitigung der obigen Nachteile. Der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess ist ein Prozess zum Kompensieren von Änderungen aufgrund struktureller Faktoren, und der Atmosphärenzustand-Korrekturprozess ist ein Prozess zum Kompensieren von Änderungen aufgrund atmosphärischer Bedingungen.
Nachfolgend wird zuerst der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess zum Kompensieren von Änderungen aufgrund struktureller Faktoren beschrieben.
Der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess hat das folgende Grundkonzept: Wärmeenergiemengendaten, welche die Wärmeenergiemenge repräsentieren, die durch das Abgas von dem Verbrennungsmotor 1 tatsächlich dem katalytischen Wandler 3 zugeführt wird, werden in dem FIRE-Modus in jedem Steuerzyklus erfasst oder sukzessive vorhergesagt. Der Befehlswert für die Bypassöffnung wird gemäß einem Rückkopplungs-Regelprozess korrigiert, um den Wert der Wärmeenergiemengendaten auf einen vorbestimmten Sollwert zu korrigieren (entsprechend einer Sollmenge der Wärmeenergie, die dem katalytischen Wandler 3 zugeführt werden soll). Auf der Basis des korrigierten Befehlswerts wird die Bypassöffnung geregelt, um die Istmenge der dem katalytischen Wandler 3 zugeführten Wärmeenergie einer Sollwärmeenergiemenge anzugleichen, die dem Sollwert für die Wärmeenergiemengendaten entspricht.
Auf diese Weise werden Veränderungen in den Mustern der Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers eliminiert.
Die Wärmeenergiemengendaten, die die dem katalytischen Wandler 3 tatsächlich zugeführte Wärmeenergiemenge repräsentieren, können z. B. durch eine Ansaugluftmenge oder eine zugeführte Kraftstoffmenge repräsentiert werden (die grundlegend proportional zu dem katalytischen Wandler 3 gegebene Wärmeenergie in jedem Regelzyklus (zu einem momentanen Punkt) ist) in jedem Regelzyklus (zu einem momentanen Punkt), oder deren Integralwert (der proportional zu einem Integralwert der Wärmeenergiemenge zu momentanen Punkten ist, die dem katalytischen Wandler 3 zugeführt wird) oder einer Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3 (die proportional zu einem Integralwert der Wärmeenergiemenge zu momentanen Punkten ist, die dem katalytischen Wandler 3 durch die Temperaturzunahme ab der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3 zugeführt wird).
In dieser Ausführung wird der Integralwert der Wärmeenergiemenge als die Wärmeenergiemengendaten verwendet. Der Integralwert der in dem FIRE-Modus in die Brennkraftmaschine 1 eingeführten Istansaugluftmenge wird vorhergesagt, und ein Sollwert für den Integralwert in jedem Steuerzyklus wie folgt etabliert:
In Bezug auf die Schätzung des Integralwerts der Ansaugluftmenge ist eine in die Brennkammer 1 pro OT oder Steuerzyklus eingeführte Ansaugluftmenge im Wesentlichen proportional zum Innendruck der Kammer 13, d. h. dem Ansaugdruck Pb, wie in 2 gezeigt.
In dieser Ausführung wird ein vorhergesagter Wert gair/pre (nachfolgend als "vorhergesagte Ansaugluftmenge gair/pre bezeichnet") für die Ansaugluftmenge pro Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (1) bestimmt: gair/pre = Pb·Ga1 (1)wobei der Koeffizient Ga1 ein vorbestimmter Wert (konstanter Wert) ist.
Die vorhergesagte Ansaugluftmenge gair/pre wird in sukzessiven Steuerzyklen gemäß der unten gezeigten Gleichung (2) in dem FIRE-Modus akkumuliert, um einen Integralwert qair/pre der Ansaugluftmenge zu bestimmen (nachfolgend als "vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre" bezeichnet). qair/pre(k) = qair/pre(k – 1) + gair/pre (2)wobei k eine Steuerzykluszahl bezeichnet.
Alternativ kann ein Integralwert der Istansaugluftmenge erhalten werden, indem die Ansaugluftmenge in jedem Steuerzyklus mit einem Luftströmungssensor direkt erfasst und die erfassten Ansaugluftmengen integriert werden.
Ein Sollwert für den Integralwert der Ansaugluftmenge (nachfolgend als "Sollansaugluft-Integralmenge qair/cmd bezeichnet"), die einem Sollwert für den Integralwert der Wärmeenergiemenge entspricht, die dem katalytischen Wandler 3 zugeführt wird, kann in verschiedenen Mustern etabliert werden, um die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 geeignet zu erhöhen und diesen zu aktivieren. Da jedoch der Sollwert dafür die in dem Verbrennungsmotor 1 in dem FIRE-Modus eingeführte Ansaugluftmenge beeinflusst und daher auch die Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors 1, ist es erforderlich, die Betriebsstabilität des Verbrennungsmotors 1 zu berücksichtigen.
In der vorliegenden Ausführung wird die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd auf der Basis des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 etabliert, der bestimmt worden ist, um die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zu erhöhen und diesen zu aktivieren und den Verbrennungsmotor 1 unter den idealen Be dingungen stabil zu betreiben.
Insbesondere ist der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 etabliert worden, um in der Lage zu sein, die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 anzuheben und diesen zu aktivieren und den Verbrennungsmotor 1 unter den idealen Bedingungen stabil zu betreiben, dass nämlich die Istbypassöffnung und die Ansaugluftmenge eindeutig in Bezug auf den Befehlswert für die Bypassöffnung und den Atmosphärendruck Pa und die Atmosphärentemperatur Ta jeweils ein konstanter Atmosphärendruck bzw. eine konstante Standard-Atmosphärentemperatur sind. Anders ausgedrückt, der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 dient dazu, eine in die Brennkammer 4 anzusaugende optimale Ansaugluftmenge zu bestimmen, um die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 geeignet anzuheben und diesen zu aktivieren und den Verbrennungsmotor 1 stabil zu betreiben.
Unter den obigen idealen Bedingungen kann die Ansaugluftmenge, die in jedem Steuerzyklus in die Brennkammer 4 eingeführt wird, während die Bypassöffnung gemäß dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 gesteuert wird, als eine Sollansaugluftmenge gair/cmd in jedem Steuerzyklus etabliert werden, und kann ein akkumulierter Wert der Sollansaugluftmenge gair/cmd als Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd etabliert werden.
Die Sollansaugluftmenge gair/cmd und die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd können aus dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 in jedem Steuerzyklus wie folgt bestimmt werden:
Wenn man annimmt, dass eine Istbypassöffnung durch θ bezeichnet wird, dann wird eine Luftmenge Gi, die durch das Bypassventil 7 pro Zeiteinheit (konstante Zeit) hindurchtritt, allgemein unter Verwendung des Atmosphärendrucks Pa stromauf des Bypassventils 7 und dem Ansaugdruck Pb stromab des Bypassventils 7 gemäß der folgenden Gleichung (3) ausgedrückt: Gi = Ci·θ·√Pa – Pb (3)wobei Ci ein Koeffizient in Abhängigkeit von der Atmosphärendichte ist, die von der Atmosphärentemperatur Ta abhängig ist, und der Term von θ hier die Bypassöffnung θ bezeichnet, obwohl er genauer die effektive Öffnungsfläche an dem Bypassventil 7 bezeichnet. Der Koeffizient Ci kann ausgewählt werden, um einen etwaigen Effekt zu korrigieren, den die anstelle der effektiven Öffnungsfläche verwendete Bypassöffnung θ hat.
Wenn die Bypassöffnung gemäß dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 unter den idealen Bedingungen geregelt wird, wird in Gleichung (3) die Bypassöffnung θ zu θ = θ0 und wird der Atmosphärendruck Pa zu Pa = Standard-Atmosphärendruck (konstant), und der Koeffizient Ci ist grundlegend ein konstanter Wert in Abhängigkeit vom Standard-Atmosphärendruck. In dem Dauerbetriebszustand des Verbrennungsmotors 1 in dem FIRE-Modus sind etwaige Veränderungen im Ansaugdruck Pb relativ klein, und der Ansaugdruck Pb hat allgemeinen einen konstanten Wert. In dem Dauerbetriebszustand des Verbrennungsmotors 1 in dem FIRE-Modus ist ferner grundlegend das Drosselventil 5 geschlossen, und die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge kann als gleich der durch das Bypassventil 7 strömenden Ansaugluftmenge Gi betrachtet werden.
Somit ist die Ansaugluftmenge, die pro Zeiteinheit (konstante Zeit) in die Brennkammer 4 eingeführt wird, wenn die Bypassöffnung gemäß dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 unter den idealen Bedingungen gesteuert wird, proportional zu dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0.
Dementsprechend kann die Ansaugluftmenge, die pro Steuerzyklus (OT) in die Brennkammer 4 eingeführt wird, wenn die Bypassöffnung gemäß dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 unter den idealen Bedingungen gesteuert wird, d. h. die Sollansaugluftmenge gair/cmd, gemäß der folgenden Gleichung (4) bestimmt werden:
Die Gleichung (4) enthält den Term des Kehrwerts (1/Ne) der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1, weil die Zeit von einem Steuerzyklus (einem OT) umgekehrt proportional zur Drehzahl Ne ist. Ein Parameter Ga2 in der Gleichung (4) ist eine Konstante, bestimmt gemäß dem Standard-Atmosphärendruck, der Standard-Atmosphärentemperatur und dem Standard-Ansaugdruck Pb in dem Dauerbetriebszustand des Verbrennungsmotors 1 in dem FIRE-Modus.
In dieser Ausführung wird die gemäß Gleichung (4) bestimmte Sollansaugluftmenge gair/cmd in sukzessiven Steuerzyklen gemäß der folgenden Gleichung (5) akkumuliert, während der FIRE-Modus vorliegt, um hierdurch die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zu bestimmen. qair/cmd(k) = qair/cmd(k – 1) + gair/cmd (5)
Da die so bestimmte Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd gemäß dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 bestimmt wird, ist sie beim Start des Verbrennungsmotors 1 von der Motortemperatur Tw und der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3 abhängig. Die Ansaugluftmenge, die pro Steuerzyklus in die Brennkammer 4 entsprechend der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd eingeführt wird, d. h. die Sollansaugluftmenge gair/cmd, verändert sich in Abhängigkeit von der FIRE-Ablaufzeit t/fire in dem gleichen Muster der zeitabhängigen Änderungen wie der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0.
Die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd kann vorab durch eine Zeittabelle etabliert werden und kann aus der FIRE-Ablaufzeit t/fire in jedem Steuerzyklus unter Verwendung einer Zeittabelle bestimmt werden.
In dem Steuersystem erfolgt der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess grundlegend wie folgt: Eine Korrekturgröße für den Befehlswert für die Bypassöffnung wird gemäß dem Rückkopplungs-Regelprozess bestimmt, um die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre, die wie oben beschrieben bestimmt ist (die dem Integralwert der Wärmeenergiemenge entspricht, die tatsächlich dem katalytischen Wandler 3 zugeführt wird), auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zu konvergieren (die dem Sollwert für den Integralwert der Wärmeenergiemenge entspricht, die dem katalytischen Wandler 3 zugeführt werden soll), d. h. um jegliche Differenz zwischen der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre und der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zu beseitigen. Der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 wird durch die so bestimmte Korrekturgröße korrigiert, um hierdurch Änderungen der Ansaugluftmenge aufgrund struktureller Faktoren zu kompensieren und daher Änderungen des Musters der Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3 zu beseitigen.
In dem Ansaugluftmenge-F/B-Regelkorrekturprozess ist es bevorzugt, die Rate, mit der die Differenz zwischen der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre und der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd eliminiert wird, variabel zu machen, d. h. die Rate, mit der unter den gegebenen Bedingungen die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre zu der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd konvergiert wird. Zu dem Zweck, die obige Rate unter den existierenden Bedingungen variabel zu machen, wird in den obigen Rückkopplungs-Regelprozess ein Gleitmodusregelprazess, oder genauer ein adaptiver Gleitmodusregelprozess, als reaktionsbezeichnender Regelprozess verwendet, der in der Lage ist, die Rate auf eine gewünschte Rate einzustellen.
In der vorliegenden Ausführung ist ein Algorithmus des Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozesses zum Korrigieren des Befehlswerts für die Bypassöffnung, um die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre auf die Sollan saugluftintegralmenge qair/cmd zu konvergieren, unter Verwendung des adaptiven Gleitmodusregelprozesses (nachfolgend als "adaptiver Einlass-SLD-Regelprozess" bezeichnet) wie folgt aufgebaut: In der folgenden Beschreibung wird ein Integralwert einer Istansaugluftmenge, die in die Brennkammer 4 eingeführt wird, einschließlich der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre, als Ansaugluftintegralmenge Qa bezeichnet, und ein Sollwert der Ansaugluftintegralmenge Qa wird als Sollintegralmenge q bezeichnet (entsprechend der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd). Der Befehlswert für die Bypassöffnung wird allgemein als Öffnungsbefehl θ bezeichnet.
Die Istansaugluftmenge, die in jedem Steuerzyklus in die Brennkammer 4 eingeführt wird, wird durch Gcyl ausgedrückt, und die Korrelation zwischen der Istansaugluftmenge Gcyl und dem Öffnungsbefehl θ wird durch ein Diskretes-System-(Zeitdiskretes-System)-Modell (ein primäres autoregressives Modell) einer Zeitverzögerung erster Ordnung ausgedrückt, wie durch die folgende Gleichung (6) angegeben: Gcyl(k + 1) = α·Gcyl(k) + β·θ(k) (6)wobei α, β Modellparameter sind, die vom Atmosphärendruck Pa, der Atmosphärentemperatur Ta, dem Ansaugdruck Pb und der Drehzahl Ne etc. abhängig sind.
Somit wird die Ansaugluftintegralmenge Qa in jedem Steuerzyklus durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt: Qa(k) = Qa(k – 1) + Gcyl(k) (7)
Die folgende Gleichung (8) wird aus den Gleichungen (7) und (6) abgeleitet: Qa(k + 1) = Qa(k) + Gcyl(k + 1) = Qa(k) + α·Gcyl(k) + β·θ(k) (8)
Weil Gcyl(k) gemäß der Gleichung (7) Gcyl(k) = Qa(k) – Qa(k – 1) ist, wird Gcyl(k) = Qa(k) – Qa(k – 1) in die Gleichung (8) eingesetzt, und die Gleichung (8) wird in die folgende Gleichung (9) modifiziert: Qa(k + 1) = Qa(k) + α·(Qa(k) – Qa(k – 1)) + β·Θ(k) = (1 + α)·Qa(k) – α·(Qa(k – 1) + β·Θ(k) ∴Qa(k + 1) = a1·Qa(k) + b1·Qa(k – 1) + C1·Θ(k) (a1 = 1 + α, b1 = –α, C1 = β) (9)
Die Gleichung (9) drückt ein System zum Erzeugen der Ansaugluftintegralmenge Qa aus dem Öffnungsbefehl θ, d. h. ein System, das durch den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess gesteuert werden soll, als ein Diskretes-System-Modell (sekundäres autoregressives Modell, nachfolgend als "einlassseitig gesteuertes Modell" bezeichnet) aus. Das einlassseitig gesteuerte Modell drückt die Ansaugluft durch die Integralmenge Qa(k + 1) in jedem Steuerzyklus als die Ausgabe des Systems aus, das durch den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess gesteuert werden soll, unter Verwendung von Zeitseriendaten Qa(k), Qa(k – 1) der Ansaugluftintegralmenge Qa in den vergangenen Steuerzyklen und des Öffnungsbefehls θ(k) als die Eingabe des Systems, das von dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess geregelt werden soll. In der Gleichung (9) sind die Koeffizienten a1, a2 in Bezug auf die integrierten Mengen Qa(k), Qa(k – 1) der Ansaugluft, und ein Koeffizient b1 in Bezug auf den Öffnungsbefehl θ(k) Modellparameter, welche die Verhaltenscharakteristika des einlassseitig gesteuerten Modells definieren.
Gemäß der vorliegenden Ausführung wird ein Algorithmus des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses auf der Basis des einlassseitig gesteuerten Modells wie folgt aufgebaut:
In dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess wird eine Umschaltfunktion σ1, die für den Gleitmodusregelprozess erforderlich ist, durch eine lineare Funktion gemäß der unten gezeigten Gleichung (10) definiert, wobei Zeitseriendaten Eq/k), Eq(k – 1) in jedem Steuerzyklus der Differenz Eq = Qa – q zwischen der Ansaugluftintegralmenge Qa und der Sollintegralmenge q Variablen sind. σ1(k) = s1·(Qa(k) – q(k)) + s2·(Qa(k – 1) – q(k – 1)) = s1·Eq(k) + s2·Eq(k – 1) (10)wobei s1, s2 Koeffizientenparameter der Terme der Umschaltfunktion σ1 sind. Diese Koeffizientenparameter s1, s2 werden ausgewählt, so dass sie der Bedingung der folgenden Ungleichung (11) genügen:
(wenn s1 = 1, –1 < s2 < 1).
In dieser Ausführung wird der Kürze wegen der Koeffizientenparameter s1 auf s1 = 1 gesetzt. Ferner wird der Wert des Koeffizientenparameters s2 (allgemein des Werts von s2/s1) variabel ausgelegt, wie später beschrieben.
Wenn mit der so definierten Umschaltfunktion σ1 Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)), die den Satz der Zeitseriendaten Eq(k), Eq(k – 1) der Differenz Eq = Qa – q umfassen, auf eine Umschaltkurve konvergiert werden (auch als Gleitkurve bezeichnet), die durch σ1 = 0 definiert ist, wie in 8 gezeigt, und konvergiert bleibt, dann können die Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) auf einen Ausgleichspunkt auf der Umschaltkurve σ1 = 0 konvergiert werden, d. h. einem Punkt, wo Eq(k) = Eq(k – 1) = 0, hoch stabil und ohne Beeinflussung durch Störungen.
In der vorliegenden Ausführung ist der Phasenraum relativ zu der Umschalt funktion σ1 zweidimensional (die Zustandgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) haben zwei Komponenten), so dass die Umschaltkurve σ1 = 0 durch eine gerade Linie repräsentiert wird. Wenn der Phasenraum dreidimensional ist, dann wird die Umschaltkurve eine Ebene und kann als Gleitebene bezeichnet werden. Wenn der Phasenraum vierdimensional oder n-dimensional ist, wobei n größer als vier ist, dann ist die Umschaltkurve eine Hyperebene, die geometrisch nicht dargestellt werden kann.
Eine Regeleingabe, die durch den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess als eine in das geregelte Modell einzugebende Eingabe gemäß der Gleichung (9) erzeugt wird, d. h. der Öffnungsbefehl θ, zum Konvergieren der Ansaugluftintegralmenge Qa auf die Sollintegralmenge q, ist grundlegend die Summe einer äquivalenten Regeleingabe θeq, die gemäß einer Regelvorschrift zum Konvergieren der Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) auf die Umschaltkurve σ1 = 0 bestimmt ist, einer Reaching-Vorschrifteingabe θrch, die gemäß einer Reaching-Vorschrift bestimmt ist, die eine Regelvorschrift zum Konvergieren der Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) auf die Umschaltkurve σ1 = 0 ist, und einer adaptiven Vorschrifteingabe θadp, die gemäß einer adaptiven Vorschrift (einem adaptiven Algorithmus) bestimmt ist, der eine Regelvorschrift zum Eliminieren des Effekts von Störungen oder dgl. ist, wenn die Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) auf die Umschaltkurve σ1 = 0 konvergiert werden (siehe die folgende Gleichung (12)). θ = θeq + θrch + θadp (12)
In einem normalen Gleitmodusregelprozess wird die adaptive Vorschrift nicht berücksichtigt, und die adaptive Vorschrifteingabe θadp wird weggelassen.
Die äquivalente Regeleingabe θeq wird durch die folgende Gleichung (13) angegeben:
Die Gleichung (13) kann auf der Basis der Bedingung σ1(k) = σ1(k – 1) abgeleitet werden, um die Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) auf die Umschaltkurve σ1 = 0 zu konvergieren, und der Gleichung (9) des einlassseitig gesteuerten Modells.
Es werden verschiedene Schemata in Betracht gezogen, um die Reaching-Vorschrifteingabe θrch und die adaptive Vorschrifteingabe θadp zu bestimmen. In dieser Ausführung werden die Reaching-Vorschrifteingabe θrch und die adaptive Vorschrifteingabe θadp proportional zum Wert der Umschaltfunktion σ1 und dem Integralwert (integral) des Werts der Umschaltfunktion σ1 gemacht, und werden jeweils durch die folgenden Gleichungen (14), (15) bestimmt:
F1 in Gleichung (14) ist ein Koeffizient zum Definieren eines Verstärkungsfaktors in Bezug auf die Reaching-Vorschrift und kann erstellt werden, so dass sie der unten gezeigten Ungleichung (16) genügt. Um beim Konvergieren des Werts der Umschaltfunktion σ1 auf die Umschaltkurve σ1 = 0 ein Zittern zu reduzieren, sollte der Koeffizient F1 bevorzugt so etabliert werden, dass er der folgenden Ungleichung (16)' genügt: 0 < F1 < 2 (16) 0 < F1 < 1 (16)'
F2 in Gleichung (15) ist ein Koeffizient zum Bestimmen eines Verstärkungsfaktors relativ zu der adaptiven Vorschrift und kann erstellt werden, so dass er der unten gezeigten Gleichung (17) genügt. ΔT in der Gleichung (17) repräsentiert einen Steuerzyklus (eine Regelperiode).
(0 < J < 2)
Gemäß dem Algorithmus des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses, der in der vorliegenden Ausführung verwendet wird, ist es möglich, die Ansaugluftmenge in dem FIRE-Modus zu regeln, um die Ansaugluftintegralmenge Qa auf die Sollintegralmenge q zu konvergieren, durch Bestimmen der äquivalenten Regeleingabe θeq, der Reaching-Vorschrifteingabe θrch und der adaptiven Vorschrifteingabe θadp, und Erzeugen von deren Summe als dem Öffnungsbefehl θ gemäß den Gleichungen (13) bis (15).
Um die äquivalente Regeleingabe θeq, die Reaching-Vorschrifteingabe θrch und die adaptive Vorschrifteingabe θadp gemäß den Gleichungen (13) und (15) zu bestimmen, ist es notwendig, Werte der Modellparameter a1, a2, b1 des durch die Gleichung (9) ausgedrückten einlassgesteuerten Modells zu identifizieren. Da jedoch die Werte dieser Modellparameter a1, a2, b1 tendenziell durch verschiedene Faktoren in dem FIRE-Modus beeinträchtigt werden, könnte dies kompliziert werden, um deren Werte optimal zu identifizieren.
Gemäß der vorliegenden Ausführung wird daher ein vereinfachter Algorithmus des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses aufgestellt, aus dem die Modellparameter a1, a2, b1 eliminiert worden sind, wie folgt:
In Bezug auf die Reaching-Vorschrifteingabe θrch und die adaptive Vorschrifteingabe θadp ist nur der Modellparameter, der in den Gleichungen (14), (15) zum Bestimmen der Reaching-Vorschrifteingabe θrch und der adaptiven Vorschrifteingabe θadp enthalten ist, b1. Ersetzt man in der Gleichung (14) (F1/b1) durch Fx und ersetzt man in der Gleichung (15) (F2/b1) durch Fy, können die Gleichungen (14), (15) zu den folgenden Gleichungen (18), (19) modifiziert werden:
Daher kann die Reaching-Vorschrifteingabe θrch und die adaptive Vorschrifteingabe θadp ohne Verwendung des Modellparameters b1 gemäß den Gleichungen (18), (19) bestimmt werden.
Die Koeffizienten Fx, Fy in den Gleichungen (18), (19) können experimentell und durch Simulation im Hinblick auf die Stabilität und schnelle Reaktion der Konvergenz des Werts der Umschaltfunktion σ1 auf die Umschaltkurve σ1 = 0 bestimmt werden.
In Bezug auf die äquivalente Regeleingabe θeq kann die Gleichung (13) zum Bestimmen der äquivalenten Regeleingabe θeq in die folgende Gleichung (20) modifiziert werden, unter Verwendung der Differenz Eq = Qa – q:
in der Gleichung (20) ist der die ersten Klammern enthaltende Term ein Rückkopplungsterm, beruhend auf der Differenz Eq zwischen der Ansaugluftintegral menge Qa und der Sollintegralmenge q, und der die zweiten Klammern enthaltende Term ist ein vorwärts koppelnder Term, der nur auf der Sollintegralmenge q beruht. Der Rückkopplungsterm und der vorwärts koppelnde Term werden jeweils durch θeq/fb, θeq/ff bezeichnet und gemäß den folgenden Gleichungen (21), (22) ausgedrückt:
Der vorwärts koppelnde Term θeq/ff ist eine Eingabe (Öffnungsbefehl θ), die in das geregelte Modell in einem derartigen Zustand eingegeben werden soll, dass die Differenz Eq dauerhaft "0" ist. In dieser Ausführung dient der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 zur Bestimmung der Sollintegralmenge q und wird in vorwärts koppelnder Weise erstellt, so dass die Ansaugluftmenge und daher die integrierte Ansaugluftmenge eindeutig als Sollwert davon in Bezug auf den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 bestimmt wird.
Daher kann der vorwärts koppelnde Term θeq/ff in der Gleichung (20) durch den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 ersetzt werden, der die Modellparameter a1, a2, b1 nicht enthält.
Die äquivalente Regeleingabe θeq, die den Rückkopplungsterm θeq/fb enthält, ist eine Regeleingabe zum Konvergieren der Zustandsgröße (Eq(k), Eq(k – 1)) auf die Umschaltkurve σ1 = 0. Gemäß Untersuchungen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, ist in dem Steuersystem der vorliegenden Ausführung die äquivalente Regeleingabe θeq in einem solchen Zustand hoch stabil, dass die Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) in der Nähe der Umschaltkurve σ1 = 0 liegt. In der vorliegenden Ausführung kann ferner die Stabilität der Konvergenz der Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) auf die Um schaltkurve σ1 = 0 unter Verwendung der adaptiven Vorschrifteingabe θadp erhöht werden.
In einem Steuersystem gemäß der vorliegenden Ausführung wird daher daran gedacht, dass die Regelbarkeit praktisch nicht beeinträchtigt wird, auch wenn der Rückkopplungsterm θeq/fb weggelassen wird.
Im Hinblick auf die obige Analyse kann die äquivalente Regeleingabe θeq modifiziert werden, indem deren Rückkopplungsterm θeq/fb weggelassen wird und der vorwärts koppelnde Term θeq/ff durch den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 ersetzt wird. Die so modifizierte äquivalente Regeleingabe θeq kann ohne Verwendung der Modellparameter a1, a2, b1 bestimmt werden.
In dieser Ausführung wird die äquivalente Regeleingabe θeq in dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess durch die folgende Gleichung (23) ausgedrückt: θeq = θ0 (23)
In dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess wird eine in das geregelte Modell einzugebende Eingabe, die in dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess bestimmt ist, um Schwankungen der Ansaugluftmenge aufgrund struktureller Faktoren zu kompensieren, d. h. der Öffnungsbefehl θ, gemäß der folgenden Gleichung (24) bestimmt:
Anders ausgedrückt, die Summe (= θrch + θadp) der Reaching-Vorschrifteingabe θrch und der adaptiven Vorschrifteingabe θadp, die gemäß den Gleichungen (18), (19) bestimmt sind, wird als Korrekturgröße i/sld für den Befehls wert für die Bypassöffnung (nachfolgend als "SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld" bezeichnet) gemäß der unten gezeigten Gleichung (25) bestimmt. Indem dann der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 mit der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld korrigiert wird, d. h. durch Addieren der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld zu dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0, wird der Öffnungsbefehl θ zum Kompensieren von Veränderungen in der Ansaugluftmenge aufgrund struktureller Faktoren bestimmt.
Der Wert der Umschaltfunktion σ1, der zur Bestimmung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld (= θrch + θadp) erforderlich ist, wird gemäß der folgenden Gleichung (26) bestimmt, welche die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre, die gemäß der Gleichung (2) bestimmt ist, als die Ansaugluftintegralmenge Qa gemäß der Gleichung (10) verwendet, und die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd, die gemäß Gleichung (5) bestimmt ist, als die Sollintegralmenge q verwendet: σ1(k) = s1·Eq(k) + s2·Eq(k – 1) = s1·(qair/pre(k) – qair/cmd(k)) + s2·(qair/pre(k – 1) – qair/cmd(k – 1)) (26)
Während in dieser Ausführung der FIRE-Modus unterbrochen wird, wenn das FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause auf "1" gesetzt ist, wird die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld unterbrochen, d. h. die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld wird auf ihrem Wert unmittelbar vor der Unterbrechung des FIRE-Modus gehalten. Jedoch wird die Berechnung der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre und der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd fortgesetzt (die Berechnung der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre nicht, während der Verbrennungsmotor 1 in dem Kraftstoffsperrprozess ist). Wenn die Unterbrechung des FIRE-Modus vor dem Ablauf der FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT unterbrochen ist, dann werden die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld und die davon abhängige Korrektur des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 wieder aufgenommen.
Der vorstehende Prozess wird aus den folgenden Gründen durchgeführt. Während der FIRE-Modus unterbrochen wird, wird durch Drücken des Gaspedals das Fahrzeug angetrieben oder dreht der Verbrennungsmotor 1 hoch. Da in diesem Zustand das Drosselventil 5 auf eine Öffnung geöffnet ist, die von der Akzeleratorstellgröße Ap abhängig ist, ist die in die Brennkammer 4 eingeführte Istansaugluftmenge die Summe der durch das Bypassventil 7 strömenden Ansaugluftmenge und der durch das Drosselventil 5 strömenden Ansaugluftmenge.
In diesem Zustand ist die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre gleich einem Integralwert der Ansaugluftmenge, die sowohl durch das Bypassventil 7 als auch das Drosselventil 5 strömt. Es ist nicht bevorzugt, die Bypassöffnung zu steuern, um die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zu konvergieren, die in Abhängigkeit von dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 für das Bypassventil 7 bestimmt ist, zu dem Zweck, eine gewünschte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 in Abhängigkeit vom Druck auf das Gaspedal zu erreichen. In dieser Ausführung wird daher die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld unterbrochen, während der FIRE-Modus unterbrochen ist.
Weil darüber hinaus, während der FIRE-Modus unterbrochen ist, die in die Brennkammer 4 eingeführte Istansaugluftmenge gleich der Summe der durch das Bypassventil 7 strömenden Ansaugluftmenge und der durch das Drosselventil 5 strömenden Ansaugluftmenge ist, nimmt die dem katalytischen Wandler 3 zugeführte Wärmeenergiemenge weiter zu. Obwohl die Temperatur des kata lytischen Wandlers 3 ausreichend erhöht und dieser ausreichend aktiviert sein könnte, während der FIRE-Modus unterbrochen wird, könnte die Unterbrechung des FIRE-Modus häufig aufgehoben werden und könnte die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 nicht ausreichend angehoben und dieser aktiviert werden, wenn die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben wird. In dieser Ausführung wird daher, während der FIRE-Modus unterbrochen wird, die Berechnung der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre und der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd fortgesetzt, und nachdem die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben ist, wird die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld wieder aufgenommen, um den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 zu korrigieren. Auf diese Weise wird während der Unterbrechung des FIRE-Modus die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zuverlässig angehoben und dieser aktiviert. Weil darüber hinaus die in die Brennkammer 4 gesaugte Luft nicht zur Wärmeenergie beiträgt, die dem katalytischen Wandler 3 zugeführt wird, während der Verbrennungsmotor 1 in dem Kraftstoffsperrprozess ist, wird die Berechnung der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre nicht durchgeführt, während der Verbrennungsmotor 1 in dem Kraftstoffsperrprozess ist.
Die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld wird unterbrochen, d. h. die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld wird auf ihrem Wert unmittelbar vor der Unterbrechung des FIRE-Modus gehalten, auch wenn der zündzeitabhängige Korrekturprozess, später beschrieben, ausgeführt wird. Der Grund hierfür ist der folgende: Der zündzeitabhängige Korrekturprozess, dessen Details später beschrieben werden, ist ein Prozess der Korrektur des Öffnungsbefehls θ, so dass dieser in vorwärts koppelnder Weise in Bezug auf den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 reduziert wird. Wenn die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld berechnet wird und hierbei der zündzeitabhängige Korrekturprozess ausgeführt wird, dann wird die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld in einer Weise berechnet, um die Reduktion des durch den zündzeitabhängigen Korrekturprozess korrigierten Öffnungsbefehls θ aufzuheben.
Das Grundkonzept des Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozesses ist oben beschrieben worden.
Ein Zustand, unmittelbar nachdem die in den Verbrennungsmotor 1 eingeführte Ansaugluftmenge zuzunehmen begonnen hat, d. h. ein Zustand, in dem die Bypassöffnung vergrößert ist, liegt unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors 1 vor. Wenn in diesem Zustand der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 durch die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld stark korrigiert wird, dann könnten die Verbrennungs- und Emissionszustände in der Brennkammer 4 des Verbrennungsmotors 1 beeinträchtigt werden. Da die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd einen Dauereinlasszustand des Verbrennungsmotors 1 voraussetzt, wird daher in dieser Ausführung ferner die Zuverlässigkeit der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd in dem Zustand, unmittelbar nachdem die in den Verbrennungsmotor 1 eingeführte Ansaugluftmenge zuzunehmen beginnt, als schlecht betrachtet. In dem Zustand, unmittelbar nachdem die in den Verbrennungsmotor 1 eingeführte Ansaugluft zuzunehmen begonnen hat, besteht daher die Tendenz, dass die Differenz Eq zwischen der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd und der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre groß ist, und daher auch die Tendenz, dass die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld groß wird.
Im Hinblick auf die obigen Überlegungen werden gemäß dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess die Werte der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd und der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre zwangsweise auf "0" gesetzt (Eq = 0), bis eine vorbestimte Zeit TISLDLMT (nachfolgend als "SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT" bezeichnet, siehe 7) abgelaufen ist, d. h. bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire ≥ TISLDLMT, nachdem die in den Verbrennungsmotor 1 eingeführte Ansaugluftmenge zuzunehmen begonnen hat, d. h. nachdem die Ausführung des FIRE-Modus beginnt. Mit dieser Einstellung wird der Wert der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld auf "0" gehalten, und daher wird der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 durch die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors 1 nicht korrigiert, bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT erreicht. Die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT entspricht einer zweiten vorbestimmten Zeit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wenn in dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess unmittelbar, nachdem die Korektur des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 durch die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld tatsächlich beginnt, der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 abrupt korrigiert wird, dann könnten der Verbrennungszustand und die Emissionseigenschaften des Verbrennungsmotors 1 beeinträchtigt werden. Daher wird in dieser Ausführung, beruhend auf den in dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess verwendeten reaktionsbezeichnenden Charakteristiken des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses, die Reduktionsrate der Differenz Eq (nachfolgend als "Einlassdifferenz Eq" bezeichnet) zwischen der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd und der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre, d. h. die Rate, mit der die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd konvergiert wird, variabel eingestellt, wie unten beschrieben.
In dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess werden die Zustandsgrößen (Eq(k), Eq(k – 1)) in Bezug auf die Einlassdifferenz Eq auf die Umschaltkurve σ1 = 0 konvergiert, wobei die folgende Gleichung (27) erfüllt wird, wie aus der Gleichung (10) ersichtlich:
Daher bestimmt der Wert des Verhältnisses (s2/s1) (–1 < s2/s1 < 1) der Koeffizientenparameter s1, s2 der Umschaltfunktion σ1 die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq auf "0" (wenn sich |s2/s1| "0" annähert, erhöht sich die Reduktionsrate). Demzufolge ist es möglich, die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq mit dem Wert des Verhältnisses (s2/s1) zu bezeichnen. Dies wird als die reaktionsbezeichnende Charakteristik des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses bezeichnet.
Eine Erhöhung der Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq entspricht einer Zunahme des Verstärkungsfaktors der rückkoppelnden Regelung gemäß dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess. Die Gleichung (27) drückt ein System einer Zeitverzögerung erster Ordnung ohne Eingaben aus, und das Verhältnis (s2/s1) entspricht einem Pol des Systems einer Zeitverzögerung erster Ordnung (das Verhältnis (s2/s1) wird nachfolgend als "Pol pole/i" bezeichnet). In dieser Ausführung wird der Koeffizientenparameter s1 auf s1 = 1 gesetzt, wobei pole/i = s2. Die Minderung der Einlassdifferenz Eq auf "0" ist bevorzugt aperiodisch. In dieser Ausführung ist daher s2/s1 = pole/i < 0 (wenn s/2s1 > 0, dann ist die Minderung der Einlassdifferenz Eq auf "0" oszillatorisch, wie aus Gleichung (27) ersichtlich).
In dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess wird auf der Basis der reaktionsbezeichnenden Charakteristiken des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses ein Wert pole/itbl (nachfolgend als "Pol-Tabellenwert pole/itbl" bezeichnet), der in jedem Steuerzyklus aus der FIRE-Ablaufzeit t/fire auf der Basis einer in 9 gezeigten vorbestimmten Datentabelle (Zeittabelle) bestimmt ist, grundlegend als der Wert des Pols pole/i eingestellt. Auf diese Weise wird der Wert des Pols pole/i in Abhängigkeit von der FIRE-Ablaufzeit t/fire variabel eingestellt.
In der in 9 gezeigten Datentabelle werden, nachdem die FIRE-Ablaufzeit t/fire einen vorbestimmten Wert TPOLEVST erreicht hat (TPOLEVST ≥ SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT), wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire zunimmt, der Poltabellenwert pole/itbl und der Pol pole/i allmählich von einem vorbestimmten unteren Grenzwert pole/i0 (< 0, in der Ausführung = "–1") auf einen vorbestimmten Dauerwert pole/ix erhöht (pole/i0 < pole/ix < 0), d. h. der Absolutwert des Poltabellenwerts pole/itbl wird allmählich reduziert. Nachdem der Poltabellenwert pole/itbl den Dauerwert pole/ix erreicht hat, d. h. nachdem die FIRE-Ablaufzeit t/fire einen vorbestimmten Wert TPOLEX erreicht hat, wie in 9 gezeigt, wird der Poltabellenwert pole/itbl auf dem Dauerwert pole/ix gehalten. Demzufolge wird, unmittelbar nachdem die Korrektur des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 durch die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld beginnt, die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq allmählich erhöht, d. h. die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre wird langsam auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd konvergiert, und bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert TPOLEX erreicht, wird die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq niedriger gemacht als nachdem die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert TPOLEX erreicht hat.
Der Pol pole/i wird durch den Poltabellenwert pole/itbl wie oben beschrieben grundlegend in einem Anfangszustand nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors 1 erhöht, d. h. einem Zustand, in dem die Ansaugluftmenge zunimmt. Der vorbestimmte Wert TPOLEX entspricht einer dritten vorbestimmten Zeit.
Während gemäß der vorliegenden Ausführung der FIRE-Modus unterbrochen wird, wird der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess oder genauer gesagt der Prozess der Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld nicht ausgeführt. In diesem Zustand wird der Pol pole/i auf den unteren Grenzwert pole/i0 des Poltabellenwerts pole/itbl gesetzt. Wenn die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben wird, wird der Pol pole/i allmählich von dem unteren Grenzwert pole/i0 auf den Poltabellenwert pole/itbl zurückgebracht (siehe gestrichelt linierte Kurve in 9).
Nachfolgend wird der Atmosphärenzustand-Korrekturprozess zum Kompensieren von Änderungen in der Ansaugluftmenge aufgrund atmosphärischer Bedingungen beschrieben.
Zuerst wird der Atmosphärendruck der atmosphärischen Bedingungen beschrieben. Es wird angenommen, dass die Atmosphärentemperatur konstant ist und die Bypassöffnung gleich dem Öffnungsbefehl θ ist.
Wenn angenommen wird, dass der Druck in der Brennkammer 4 des Verbrennungsmotors 1 durch Pcyl repräsentiert wird und die Öffnung (effektiver Öffnungsquerschnitt) des Einlassventils 11 (siehe 2) Acyl ist, dann wird die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge Gcyl durch die folgende Gleichung (28) ausgedrückt, unter Verwendung des Drucks Pcyl, der Öffnung Acyl und des Ansaugdrucks Pb: Gcyl = Ci·Acyl·√Pb – Pcyl (28)wobei Ci ein Koeffizient ist, der von der Atmosphärendichte abhängig ist, wie oben in Bezug auf Gleichung (3) beschrieben.
In dem Verbrennungsmotor 1 sind der Druck Pcyl in der Brennkammer 4 und die Öffnung Acyl des Einlassventils 11 grundlegend konstant. Der Koeffizient Ci kann als konstant angesehen werden, wenn die Atmosphärentemperatur Ta konstant ist.
Aus der Gleichung (28) ist ersichtlich, dass, um die Ansaugluftmenge Gcyl in die Brennkammer 4 vom Atmosphärendruck unabhängig zu machen, es notwendig ist, dass sich der Ansaugdruck Pb in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck Pa nicht ändert.
Die Luftmenge Gi, die in Abhängigkeit vom Öffnungsbefehl θ für die Bypassöffnung durch das Bypassventil 7 strömt, wird durch die folgende Gleichung (29) ausgedrückt, wie bei Gleichung (3): Gi = Ci·Θ·√Pa – Pb (29)
Wenn der Atmosphärendruck Pa ein Standard-Atmosphärendruck ist (nachfolgend als "Standard-Atmosphärendruck Pa0" bezeichnet), dann wird die Luftmenge Gi0 (nachfolgend als "Standard-Luftmenge Gi0" bezeichnet), die der Sollansaugluftmenge gair/cmd entspricht, die durch das Bypassventil 7 strömt, während der Öffnungsbefehl θ auf den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 gesetzt ist (der auf der Basis des Standard-Atmosphärendrucks Pa0 bestimmt wird), durch die folgende Gleichung (30) ausgedrückt: Gi0 = Ci·θ0·√Pa0 – Pb0 (30)wobei Pb0 einen Ansaugdruck (nachfolgend als "Standard-Ansaugdruck Pb0" bezeichnet) repräsentiert, der in der Kammer 13 (siehe 2) erzeugt wird, wenn unter dem Standard-Atmosphärendruck Pa0 die Bypassöffnung dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 angeglichen wird.
Gemäß der bekannten charakteristischen Gleichung von Gasen ist die Bedingung für die Nichtveränderung des Ansaugdrucks Pb in der Kammer 13, dass die in die Kammer 13 fließende Luftmenge, d. h. die durch das Bypassventil 7 hindurchtretende Luftmenge Gi, gleich der aus der Kammer 13 hinausfließenden Luftmenge ist, d. h. der in die Brennkammer 4 eingeführten Ansaugluftmenge Gcyl.
Aus dem Vorstehenden kann der Öffnungsbefehl θ, um die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge Gcyl unverändert zu halten, wenn sich der Atmosphärendruck Pa in Bezug auf den Standard-Atmosphärendruck Pa0 verändert, derart bestimmt werden, dass der Ansaugdruck Pb in der Gleichung (29) gleich dem Standard-Einlassdruck Pb0 gesetzt wird und die durch die Gleichung (29) ausgedrückte Luftmenge Gi gleich der Standard-Luftmenge Gi0 (Gleichung 30) gesetzt wird.
Das heißt, der Öffnungsbefehl θ kann bestimmt werden, so dass er der folgenden Gleichung (31) genügt: Ci·Θ·√Pa – Pb0 = Ci·θ0·√Pa0 – Pb0 (31)
Bei der Auflösung der Gleichung (31) nach dem Öffnungsbefehls θ erhält man die folgende Gleichung (32):
Grundlegend ist es daher möglich, Änderungen in der Ansaugluftmenge in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck zu kompensieren, indem der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 korrigiert wird, zur Bestimmung des Öffnungsbefehls θ auf der Basis der Gleichung (32). Insbesondere kann ein Öffnungsbefehl zum Kompensieren von Veränderungen der Ansaugluftmenge in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck bestimmt werden durch Multiplizieren des Öffnungsbefehls mit einem Wert kpa der Quadratwurzel (nachfolgend als "Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizient kpa" bezeichnet) in der Gleichung (32), um hierdurch den Öffnungsbefehl zu korrigieren.
Da in der vorliegenden Ausführung der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 sich mit der Zeit ändert, wie oben beschrieben, ändert sich auch der in der Gleichung (32) verwendete Standard-Ansaugdruck Pb0. Daher ist es, zum akkuraten Kompensieren von Schwankungen der Ansaugluftmenge in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck, bevorzugt, den Wert des Standard-Einlassdrucks Pb0 in Abhängigkeit vom Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 unter Verwendung einer vorbestimmten Datentabelle oder dgl. zu verändern. Weil jedoch in dieser Ausführung etwaige Schwankungen in dem Ansaugdruck Pb tatsächlich klein sind, während der Verbrennungsmotor 1 in dem FIRE-Modus stetig arbeitet, und im Hinblick auf die Stabilität des Steuersystems, wird in der Gleichung (32) ein vorbestimmter Wert (Festwert) als der Standard-Ansaugdruck Pb0 verwendet.
In der vorliegenden Ausführung wird jedoch, um die Rechenlast an dem Controller 2 zu reduzieren, die Gleichung (32) tatsächlich nicht direkt berechnet, sondern es wird der folgende Prozess ausgeführt:
In jedem Steuerzyklus wird ein Parameter ratio/dpa (nachfolgend als "Atmosphärendruck-Korrekturparameter ratio/dpa" bezeichnet), der aus dem vorbestimmten Standard-Atmosphärendruck Pa0, dem Standard-Ansaugdruck Pb0 und dem Atmosphärendruck Pa definiert wird, der durch den Atmosphärendrucksensor 18 erfasst wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 zu laufen beginnt (im Startmodus), d. h. der Wert in dem Quadratwurzelzeichen in Gleichung (32), durch die folgende Gleichung (33) bestimmt:
Es wird eine in 10 gezeigte Datentabelle vorbereitet, die Quadratwurzeln enthält, die von verschiedenen Werten des Atmosphärendruck-Korrekturparameters ratio/dpa berechnet sind. Die Quadratwurzel des Atmosphärendruck-Korrekturparameters ratio/dpa, der zuvor bestimmt worden ist, wird als der Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizient kpa bestimmt. Dann wird der Öffnungsbefehl korrigiert, d. h. mit dem Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizienten kpa multipliziert.
Der Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizient kpa ist "1", wenn der von dem Atmosphärendrucksensor 18 erfasste Atmosphärendruck Pa der Standard-Atmo sphärendruck Pa0 ist, und wird klein, wenn der Atmosphärendruck Pa höher geht.
Oben ist das Grundkonzept des Prozesses der Kompensation von Veränderungen in der Ansaugluftmenge aufgrund des Atmosphärendrucks in dem Atmosphärenzustand-Korrekturprozess beschrieben worden.
Nachfolgend wird die Atmosphärentemperatur der atmosphärischen Bedingungen beschrieben. Wie aus der Gleichung (28) ersichtlich, wird die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge Gcyl durch den Koeffizienten Ci in Abhängigkeit von der Atmosphärendichte beeinflusst, und wird höher, wenn die atmosphärische Dichte größer wird. Da die atmosphärische Dichte kleiner wird, wenn die Atmosphärentemperatur höher wird, ist die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge kleiner, wenn die Atmosphärentemperatur höher ist.
Um die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge Gcyl unverändert zu halten, auch wenn sich die Atmosphärentemperatur verändert, könnte der Öffnungsbefehl θ korrigiert werden, so dass die Bypassöffnung größer wird, wenn die Atmosphärentemperatur höher wird.
In dieser Ausführung wird ein Korrekturkoeffizient kta (nachfolgend als "Atmosphärentemperatur-Korrekturkoeffizient kta" bezeichnet) auf der Basis einer in 11 gezeigten experimentell erstellten Datentabelle aus der Atmosphärentemperatur Ta bestimmt, die durch den Atmosphärentemperatursensor 17 erfasst wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 zu laufen beginnt (im Startmodus), und der Öffnungsbefehl wird korrigiert, d. h. mit dem Atmosphärentemperatur-Korrekturkoeffizienten kta multipliziert.
In dieser Ausführung wird die Ansaugluftmenge bei einer Standard-Atmosphärentemperatur Ta0 (zum Beispiel 25°C) als Referenz benutzt. Daher ist der At mosphärentemperatur-Korrekturkoeffizient kta "1", wenn die erfasste Atmosphärentemperatur Ta die Standard-Atmosphärentemperatur Ta0 ist, und hat einen höheren Wert, wenn die Atmosphärentemperatur Ta höher ist.
Oben ist das Grundkonzept des Prozesses der Kompensation von Veränderungen der Ansaugluftmenge aufgrund der Atmosphärentemperatur in dem Atmosphärenzustand-Korrekturprozess beschrieben worden.
Nachfolgend wird der Lern-Korrekturprozess beschrieben.
Um, wie oben beschrieben, Veränderungen in der Ansaugluftmenge aufgrund struktureller Faktoren zu kompensieren, wird die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld in jedem Steuerzyklus gemäß dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess unter Verwendung des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses bestimmt, und der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 wird durch die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld korrigiert. Wenn die Istansaugluftmenge in Bezug auf den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 relativ großen Schwankungen von einer Standard-Ansaugluftmenge, die dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 entspricht, unterliegt, dann wird die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld, insofern die Ansaugluftintegralmenge Qa (die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre) nicht auf die Sollintegralmenge q konvergiert ist (die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd), groß und werden auch deren zeitabhängige Änderungen groß. Daher könnte in dem Anfangszustand des FIRE-Modus das Muster zeitabhängiger Veränderungen des Öffnungsbefehls θ, der durch Korrektur des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 mit der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld bestimmt ist, und daher das Muster von zeitabhängigen Veränderungen der Istansaugluftmenge, von dem Muster zeitabhängiger Veränderungen des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 (dem Muster von zeitabhängigen Veränderungen der Sollansaugluftmenge) stark abweichen.
Insbesondere in dem Anfangszustand des FIRE-Modus (unmittelbar nach dem Betrieb des Verbrennungsmotors 1) ist der Verbrennungszustand des Luft/Kraftstoffgemischs in der Brennkammer 4 tendenziell unstabil, und wenn das Muster der zeitabhängigen Veränderungen des Öffnungsbefehls θ von dem Muster zeitabhängiger Veränderungen des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 stark abweicht, können möglicherweise die Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors 1 beeinträchtigt werden.
Gemäß dem Lern-Korrekturprozess wird die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld, die in jedem Steuerzyklus bestimmt wird, während der FIRE-Modus erlernt wird, und ein Korrekturkoeffizient kilearn (nachfolgend als "Lern-Korrekturkoeffizient kilearn" bezeichnet) zum Korrigieren des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 durch Multiplikation für die geamte Betriebsdauer eines nächsten FIRE-Modus bestimmt. Der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 wird mit dem Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn multipliziert, um einen Öffnungsbefehl θ zu erzeugen, der stabile zeitabhängige Veränderungen aufzeigt, die zu dem Muster zeitabhängiger Veränderungen des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 passen.
Der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn wird wie folgt bestimmt:
Aus der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld, die in jedem Steuerzyklus während des Betriebs jedes FIRE-Modus bestimmt wird, wird eine Korrekturgröße gair/sld (nachfolgend als "SLD-Einlasskorrekturgröße gair/sld" bezeichnet) für die Istansaugluftmenge entsprechend der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld in jedem Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (34) bestimmt:
Die Gleichung (34) ähnlich der Gleichung (4) zur Bestimmung der Istansaugluftmenge (pro OT) entsprechend der Sollansaugluftmenge gair/cmd, d. h. des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0. Ga2 in Gleichung (34) ist mit Ga2 in der Gleichung (4) identisch.
Die SLD-Einlasskorrekturgröße gair/sld wird in jedem Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (35) akkumuliert, um einen Integralwert qair/sld der SLD-Einlasskorrekturgröße gair/sld zu bestimmen (nachfolgend als "SLD-integrierte Einlasskorrekturgröße qair/sld" bezeichnet). qair/sld(k) = qair/sld(k – 1) + gair/sld (35)
Dann wird ein Wert, der aus dem Verhältnis (qair/sld/qair/cmd) der SLD-integrierten Einlasskorrekturgröße qair/sld zu der Sollansaugintegralmenge qair/cmd bestimmt ist, gemäß der folgenden Gleichung (36) als ein Basiswert vpskisld des Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn bestimmt (nachfolgend als "Basis-Lern-Korrekturkoeffizient vpskisld" bezeichnet):
Der Basis-Lern-Korrekturkoeffizient vpskisld wird grundlegend in jedem Steuerzyklus berchnet, bis der FIRE-Modus beendet ist. Wenn jedoch der FIRE-Modus unterbrochen wird oder der zündzeitabhängige Korrekturprozess ausgeführt wird, dann wird die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld unterbrochen. Daher wird die Berechnung des Basis-Lern-Korrekturkoeffizienten vpskisld beendet, bevor der FIRE-Modus unterbrochen ist oder der zündzeitabhängige Korrekturprozess ausgeführt wird, d. h. bevor das Lern-Berechnungsendeflag f/flrnend auf "1" gesetzt wird.
Dann wird der Basis-Lern-Korrekturkoeffizient vpskisld, der letztendlich in jedem FIRE-Modus bestimmt ist, einem Filterprozess gemäß der folgenden Gleichung (37) unterzogen, um einen Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn zu bestimmen, zur Korrektur des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 in einem nächsten FIRE-Modus: kilearn(j) = kilearn(j – 1)·[1 + Cki·(vpskisld – 1)] (37)wobei kilearn(j) einen Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn repräsentiert, der in dem gegenwärtigen FIRE-Modus erneut bestimmt werden soll, kilearn(j – 1) einen Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn repräsentiert, der in dem vorangehenden FIRE-Modus bestimmt ist, und Cki eine vorbestimmte Konstante von "1" oder weniger repräsentiert.
Wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire (die der Wert des Parameters t/kil ist, der in SCHRITT 5-5, SCHRITT 5-16 etc. des in 5 gezeigten Flussdiagramms erstellt ist) zu der Zeit, zu der der letztendliche Basis-Lern-Korrekturkoeffizient vpskisld in jedem FIRE-Modus bestimmt wird, eine vorbestimmte Zeit nicht erreicht, dann wird der so bestimmte Basis-Lern-Korrekturkoeffizient vpskisld nicht dazu benutzt, einen Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn zu bestimmen (aktualisieren), sondern es wird der Wert des gegenwärtigen Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn beibehalten. Dies deswegen, weil die Zuverlässigkeit des Basis-Lern-Korrekturkoeffizienten vpskisld, die erzeugt wird, wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire kurz ist, schlecht ist.
Oben ist das Grundkonzept des Lern-Korrekturprozesses beschrieben.
Nachfolgend wird der zündzeitabhängige Korrekturprozess beschrieben.
Wenn wie oben beschrieben, der Verbrennungsmotor 1 auf ein gewisses Ausmaß aufgewärmt ist, d. h. wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire auf einen bestimmten Wert zunimmt, sinkt allmählich die Reibung verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors 1, und nimmt die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 tendenziell zu. Gemäß der vorliegenden Ausführung wird, um zu verhindern, dass die Drehzahl Ne tendenziell höher wird, und um auch zu verhindern, dass die Zündzeit, die durch den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess geregelt wird, zu stark verzögert wird, der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 allmählich reduziert (siehe 7).
Die Art, in der die Reibung verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors 1 reduziert wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 warm wird, wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Die Reibung kann schneller als erwartet zu sinken beginnen oder kann mit einer größeren Rate als erwartet absinken.
Wenn die Reibung somit in verschiedenen Mustern reduziert wird, kann die zunehmende Tendenz der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 auch dann nicht ausreichend unterdrückt werden, wenn der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 allmählich abnimmt. Im Ergebnis erreicht die durch den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess geregelte Zündzeit einen Verzögerungsgrenzwert, bei dem die Zündzeit tatsächlich gesteuert werden kann und die Drehzahl Ne nicht auf die Solldrehzahl ne/fire rückkoppelnd geregelt werden kann.
Der zündzeitabhängige Korrekturprozess ist ein Prozess zum Verhindern, dass ein solcher Rückkopplungs-Regelfehler auftritt. Insbesondere, wenn der Befehlswert für die Zündzeit, die durch den später beschriebenen Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess bestimmt wird, über einen bestimmten Schwellenwert hinaus verzögert wird, der ein wenig weiter vorverlagert ist als der Verzögerungsgrenzwert, korrigiert der zündzeitabhängige Korrekturprozess den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 so, dass er in jedem Steuerzyklus auf einen vorbestimmten Betrag reduziert wird, bis dieser Zustand verschwindet, d. h. bis der Befehlswert für die Zündzeit zu einem Vorverlagerungswert zurückkehrt, der größer ist als der Schwellenwert.
Während zum Beispiel die Bypassöffnung gemäß dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 gesteuert wird, wie in dem oberen Diagrammabschnitt von 12 gezeigt, wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit, die gemäß dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess bestimmt ist, weiter verzögert wird als ein Schwellenwert IGX, der ein wenig größer ist als ein Verzögerungsgrenzwert IGLGG, wie in einer Fläche A12 in einem unteren Diagrammabschnitt von 12 gezeigt, dann wird der Öffnungsbefehlswert θ von dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 um eine bestimmte Korrekturgröße θdec reduziert (nachfolgend als "zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße θdec" bezeichnet) (θ = θ0 – θdec), wie in dem oberen Diagrammabschnitt von 12 gezeigt.
Wie in einer Fläche B12 in dem oberen Diagrammabschnitt von 12 gezeigt, wird die zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße θdec in jedem Steuerzyklus um einen bestimmten Wert Δθdec erhöht (> 0, nachfolgend als "Öffungsreduktions-Einheitsgröße Δθdec" bezeichnet), bis der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter vorverlagert wird als der Schwellenwert IGX (siehe die Gleichung im in 15 gezeigten SCHRITT 15-9).
Nachdem der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter vorverlagert ist als der Schwellenwert IGX, wie in einer Fläche C12 in dem unteren Diagrammabschnitt von 12 gezeigt, wird die zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße θdec auf einem Wert gehalten, wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter vorverlagert wird als der Schwellenwert IGX, d. h. der Prozess der Erhöhung der zündzeitabhängigen Öffnungskorrekturgröße θdec um die Öffungsreduktions-Einheitsgröße Δθdec wird gestoppt, und der Befehlswert θ wird von dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 um die zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße θdec reduziert.
In dieser Ausführung wird die Öffnungsreduktions-Einheitsgröße Δθdec, um die die zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße Δdec vergrößert wird, auf der Basis einer in 13 gezeigten vorbestimmten Datentabelle aus der Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 bestimmt. Wenn die Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 in einem Hochtemperaturbereich liegt, dann wird die Reibung tendenziell größer als dann, wenn die Motortemperatur Tw in den niedrigen und mittleren Temperaturbereichen liegt. In der in 13 gezeigten Datentabelle ist die Öffnungsreduktions-Einheitsgröße Δθdec in dem Hochtemperaturbereich größer als in den mittleren und niedrigen Temperaturbereichen.
Oben ist das Grundkonzept des zündzeitabhängigen Korrekturprozesses beschrieben worden.
Auf der Basis der oben beschriebenen Details wird unten der Prozess der Erzeugung des Befehlswerts θCMD für die Bypassöffnung (Öffnungsbefehl), der durch das Ansaugluftmengensteuermittel 25 im in 4 gezeigten SCHRITT 4-5 ausgeführt wird, im spezifischen Detail beschrieben.
Wie in 14 gezeigt, wird in SCHRITT 14-1 der Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/fireon in jedem Steuerzyklus bestimmt, d. i. der in dem gegenwärtigen Steuerzyklus etablierte Wert in dem Zustandsbewertungsprozess in SCHRITT 4-4.
Wenn f/fireon = 1, d. h. wenn der Betriebsmodus der FIRE-Modus ist, dann werden in SCHRITT 14-2 der Bereich-Basiswert ifiret und der D-Bereich-Korrekturwert itafire, die zur Bestimmung des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 gemäß dem Standard-Öffnungsbefehlswert-Erzeugungsprozess verwendet werden, der Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizient kpa und der Atmosphärentemperatur-Korrekturkoeffizient kta, die in dem Atmosphärenzustand-Korrekturprozess verwendet werden, und die Öffnungsminderungs-Einheitsgröße Δθdec, die in dem zündzeitabhängigen Korrekturprozess verwendet wird, unter Verwendung der oben beschriebenen vorbeschriebenen Datentabellen bestimmt.
Insbesondere werden der Bereich-Basiswert ifiret und der D-Bereich-Korrekturwert iatfire auf der Basis der in 6 gezeigten Datentabelle aus der Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 bestimmt, die in dem Start modus erfasst worden ist (SCHRITT 4-2).
Der Atmosphärendruck-Korrekturparameter ratio/dpa wird gemäß der Gleichung (33) aus dem Atmosphärendruck Pa beim Start des Verbrennungsmotors 1, der in dem Startmodus erfasst worden ist, dem Standardatmosphärendruck Pa0 und dem Standardansaugdruck Pb0 berechnet und der Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizient kpa (= die Quadratwurzel des Parameters ratio/dpa) auf der Basis der in 10 gezeigten Datentabelle aus dem Atmosphärendruck-Korrekturparameter ratio/dpa bestimmt.
Der Atmosphärentemperatur-Korrekturkoeffizient kta wird auf der Basis der in 11 gezeigten Datentabelle aus der Atmosphärentemperatur Ta beim Start des Verbrennungsmotors 1 bestimmt, die in dem Startmodus erfasst worden ist.
Die Öffnungsreduktions-Einheitsgröße Δθdec wird auf der Basis der in 13 gezeigten Datentabelle aus der Motortemperatur Tw beim Start des Verbrennungsmotors 1 bestimmt, die in dem Startmodus erfasst worden ist.
Diese Bestimmungsprozesse in SCHRITT 14-2 können vorab in dem Startmodus ausgeführt worden sein.
Dann führt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 14-3 den Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess und den zündzeitabhängigen Korrekturprozess an dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 aus, um einen vorläufigen Öffnungsbefehl θi/fire zu berechnen.
Insbesondere bestimmt, wie in 15 gezeigt, das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-1 eine gegenwärtige Schaltstellung (gegenwärtigen Steuerzyklus) des Automatikgetriebes, die durch einen Sensor (nicht gezeigt) erfasst wird. Wenn die Schaltstellung der N-Bereich ist, dann setzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-2 den Basiswert i/ftbl des Standard- Öffnungsbefehlswerts θ0 auf den in SCHRITT 14-2 bestimmten Bereich-Basiswert ifiret. Wenn die Schaltstellung der D-Bereich ist, dann setzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-3 den Basiswert i/ftbl auf die Summe des Bereich-Basiswerts ifiret und des in SCHRITT 14-2 bestimmten D-Bereich-Korrekturwerts iatfire.
Dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-4 den Korrekturkoeffizienten km/fire in dem gegenwärtigen Steuerzyklus auf der Basis der in 7 gezeigten Datentabelle aus der gegenwärtigen FIRE-Ablaufzeit t/fire. Das Ansaugluftmengensteuermittel 25 multipliziert den in SCHRITT 15-2 oder 15-3 bestimmten Basiswert i/ftbl mit dem Korrekturkoeffizienten km/fire zur Bestimmung des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 in SCHRITT 15-5. Auf diese Weise wird der Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 in jedem Steuerzyklus in dem FIRE-Modus bestimmt.
Dann berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-6 die Einlassdifferenz Eq gemäß einer in 16 gezeigten Unterroutine.
Wie in 16 gezeigt, bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-1 eine vorhergesagte Ansaugluftmenge gair/pre (einen vorhergesagten Wert des Einlassmengenwerts pro OT) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus gemäß der Gleichung (1) aus dem durch den Ansaugdrucksensor 16 erfassten gegenwärtigen Ansaugdruck Pb und dem vorbestimmten Wert Ga1.
Das Ansaugluftmengensteuermittel 25 bestimmt in SCHRITT 16-2, ob der Verbrennungsmotor 1 in dem Kraftstoffsperrprozess ist oder nicht. Wenn der Verbrennungsmotor 1 nicht in dem Kraftstoffsperrprozess ist, dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-3, ob die gegenwärtige FIRE-Ablaufzeit t/fire die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT erreicht hat oder nicht.
Wenn t/fire < TISLDLMT, dann setzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-4 den Wert der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pr(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus auf "0". Wenn t/fire ≥ TISLDLMT, dann akkumuliert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-5 die vorhergesagte Ansaugluftmenge qair/pre, um eine vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k) gemäß der Gleichung (2) zu bestimmen.
Wenn der Verbrennungsmotor 1 in SCHRITT 16-2 in dem Kraftstoffsperrprozess ist, dann hält das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-6 den gegenwärtigen Wert der gegenwärtigen vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k), da die in die Brennkammer 4 angesaugte Luft zu dieser Zeit nicht zu der Wärmeenergie beiträgt, die dem katalytischen Wandler 3 zugeführt wird, d. h. dass das Luft/Kraftstoffgemisch in der Brennkammer 4 nicht verbrannt wird, während der Verbrennungsmotor 1 in dem Kraftstoffsperrprozess ist.
Der obige Prozess in SCHRITT 16-1 bis SCHRITT 16-6 bestimmt sukzessive die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k), welche einer Integralmenge der Wärmeenergie entspricht, die in dem FIRE-Modus dem katalytischen Wandler 3 tatsächlich zugeführt wird (einschließlich dessen Unterbrechung), nachdem er gestartet ist, seit dem Ablauf der SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT, außer dann, wenn der Verbrennungsmotor 1 in dem Kraftstoffsperrprozess ist.
Daher wird, bis die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist, d. h. unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors 1, der Wert der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k) zwangsweise auf "0" gesetzt.
Um den Wert der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k) zu begrenzen, bis die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist, kann der Wert der vorhergesagten Ansaugluftmenge gair/pre zwangsweise auf "0" begrenzt werden, bis die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist, und die Gleichung (2) kann unter Verwendung des begrenzten Werts der vorhergesagten Ansaugluftmenge gair/pre berechnet werden. Gemäß diesem Prozess wird auch der Wert der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k) zwangsweise auf "0" gesetzt, bis die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist.
Nachdem die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k) so bestimmt worden ist, bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-7 eine Sollansaugluftmenge gair/cmd in dem gegenwärtigen Steuerzyklus (einen Sollwert für die Ansaugluftmenge pro OT) gemäß der Gleichung (4) aus dem in SCHRITT 15-5 bestimmten Standard-Öffnungsbefehlswert θ0, der durch den Drehzahlsensor 14 erfassten gegenwärtigen Drehzahl Ne und einem vorbestimmten Wert Ga2.
Das Ansaugluftmengensteuermittel 25 trifft in SCHRITT 16-8 die gleiche Entscheidung wie in SCHRITT 16-3. Wenn t/fire < TISLDLMT, dann setzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-9 die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus auf "0". Wenn t/fire ≥ TISLDLMT, dann akkumuliert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-10 die Sollansaugluftmenge gair/pre in jedem Steuerzyklus zur Bestimmung einer Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd(k) gemäß der Gleichung (5).
Der obige Prozess in SCHRITT 16-7 bis SCHRITT 16-10 bestimmt sukzessive die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd(k), die einem Sollwert des Integralwerts der Wärmeenergiemenge entspricht, die dem katalytischen Wandler 3 tatsächlich gegeben ist, nachdem der FIRE-Modus gestartet ist, seit dem Ablauf der SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT, einschließlich der Unterbrechung des FIRE-Modus.
Unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors 1, bis die SLD- Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist, wird der Wert der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd(k) zwangsweise auf "0" gesetzt, wie auch die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k).
Um den Wert der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd(k) zu begrenzen, bis die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist, kann der Wert der Sollansaugluftintegralmenge gair/cmd zwangsweise auf "0" begrenzt werden, bis die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist, und die Gleichung (5) kann unter Verwendung des begrenzten Werts der Sollansaugluftmenge gair/cmd berechnet werden.
Nachdem die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre(k) und die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd(k) so bestimmt worden sind, berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 16-11 deren Differernz (qair/pre(k) – qair/cmd(k)) zur Bestimmung der Einlassdifferenz Eq(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus. Dann geht die Steuerung zur in 15 gezeigten Unterroutine zurück.
Nach der Bestimmung der Einlassdifferenz Eq bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 den Wert eines Flag f/dec im in 15 gezeigten SCHRITT 15-7. Das Flag f/dec ist ein Flag in Bezug auf den zündzeitabhängigen Korrekturprozess. Das Flag f/dec ist f/dec = 1, wenn in einem Prozess (später beschrieben) der Erzeugung des Befehlswerts iglog für die Zündzeit der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter verzögert ist als der Schwellenwert IGX (siehe 12), und f/dec = 0, wenn im Prozess der Erzeugung des Befehlswerts iglog für die Zündzeit der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter vorverlagert ist als der Schwellenwert IGX. Das Flag f/dec wird nachfolgend als "Zündzeitbestimmungsflag f/dec" bezeichnet. Das Zündzeitbestimmungflag f/dec wird in dem Startmodusprozess (SCHRITT 4-2) auf "0" initialisiert.
Wenn f/dec = 0, d. h. wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter vorver lagert ist als der Schwellenwert IGX, dann berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-8 die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld in Bezug auf den Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess gemäß einer in 17 gezeigten Unterroutine.
Das Ansaugluftmengensteuermittel 25 bestimmt in SCHRITT 17-1 den gegenwärtigen Wert des FIRE-Unterbrechungsflags f/fpause. Wenn f/fpause = 1, d. h. wenn der FIRE-Modus unterbrochen ist, dann setzt (initialisiert) das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-2 den Pol pole/i, der die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq in dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess bestimmt auf den unteren Grenzwert pole/i0 (siehe 9), wonach die Steuerung zu der in 15 gezeigten Unterroutine zurückkehrt.
Daher wird, während der FIRE-Modus unterbrochen ist, die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld auf dem gegenwärtigen Wert beibehalten (dem Wert vor Unterbrechungsbeginn des FIRE-Modus).
Die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld und der Pol pole/i werden in dem Startmodusprozess (SCHRITT 4-2) auf "0" bzw. "den unteren Grenzwert pole/i0" initialisiert.
Wenn in SCHRITT 17-1 f/fpause = 0, d. h. wenn der FIRE-Modus nicht unterbrochen ist, dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-3 den Poltabellenwert pole/itbl des gegenwärtigen Steuerzyklus auf der Basis der in 9 gezeigten Datentabelle aus der gegenwärtigen FIRE-Ablaufzeit t/fire.
Dann etabliert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 grundlegend den in SCHRITT 17-3 bestimmten Poltabellenwert pole/itbl als den Wert des Pols pole/i zur Bestimmung der Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq. Das Ansaugluftmengensteuermittel 25 führt den folgenden Prozess aus, um den Pol pole/i, der während der Unterbrechung des FIRE-Modus auf den unteren Grenzwert pole/i0 gesetzt worden ist (= "–1" in dieser Ausführung), allmählich auf den von der FIRE-Ablaufzeit t/fire abhängigen Poltabellenwert pole/itbl, nachdem die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben ist:
Das Ansaugluftmengensteuermittel 25 vergleicht in SCHRITT 17-4 einen Wert (pole/i(k – 1) + ΔPOLE/I), der die Summe des gegenwärtigen Werts pole/i(k – 1) des Pols pole/i und eines vorab gesetzten Einheitsinkrementwerts ΔPOLE/I (> 0) mit dem in SCHRITT 17-3 bestimmten Poltabellenwert pole/itbl. Wenn pole/i(k – 1) + ΔPOLE/I ≥ pole/itbl, dann etabliert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-5 den in SCHRITT 17-3 bestimmten Poltabellenwert pole/itbl als den Wert des Pols pole/i(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus. Wenn pole/i(k – 1) + ΔPOLE/I < pole/itbl, dann etabliert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-6 den Wert (pole/i(k – 1) + ΔPOLE/I) als den Wert des Pols pole/i(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus.
Nachdem durch den obigen Prozess die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben ist, kehrt der Pol pole/i allmählich von dem unteren Grenzwert pole/i0 zu dem Poltabellenwert pole/itbl in Abhängigkeit von der FIRE-Ablaufzeit t/fire durch den Einheitsinkrementwert ΔPOLE/I zurück.
Wenn der FIRE-Modus unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors 1 nicht unterbrochen ist, dann wird der Pol pole/i grundlegend auf den Poltabellenwert pole/itbl gesetzt und verändert sich mit zunehmender FIRE-Ablaufzeit t/fire in dem gleichen Muster wie der Poltabellenwert pole/itbl (der Einheitsinkrementwert ΔPOLE/I wird so eingerichtet, dass er den Pol pole/i in dieser Weise verändert).
Nachdem der Wert des Pols pole/i etabliert worden ist, vergleicht das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-7 den Wert des Pols pole/i mit einem Wert, der erzeugt wird durch Subtrahieren eines vorbestimmten kleinen Werts ΔPOLE/IG (> 0) von einem Pol pole/ig, der in dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B- Regelprozess (später beschrieben) etabliert ist. Der Pol pole/ig ist ein Parameter, der eine Reduktionsrate der Differenz zwischen der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 und der Solldrehzahl ne/fire in dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess definiert.
Wenn pole/i < pole/ig – ΔPOLE/IG, dann geht die Steuerung zu SCHRITT 17-9 weiter. Wenn pole/i ≥ pole/ig – ΔPOLE/IG, dann setzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-8 den Wert des Pols pole/i zwangsweise auf (pole/ig – ΔPOLE/IG). Somit wird der Wert des Pols pole/i auf einen Wert gesetzt, der immer kleiner als der Pol pole/ig (< 0), der wie später beschrieben in dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess etabliert wird (genauer 1 > |pole/i| > |pole/ig| > 0). Der Grund für diese obige Einstellung des Werts des Pols pole/i ist folgender:
In dieser Ausführung werden der adaptive Einlass-SLD-Regelprozess (Rückkopplungs-Regelprozess) zum Konvergieren der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd sowie der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess zum Konvergieren der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 auf die Solldrehzahl ne/fire unabhängig voneinander ausgeführt, und beide Steuerprozesse beeinflussen die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1. Allgemein ist die Antwort auf eine Änderung der Ansaugluftmenge in Bezug auf eine Änderung der Bypassöffnung auf der Basis des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses langsamer als die Antwort einer Änderung in der Drehzahl Ne in Bezug auf eine Änderung in der Zündzeit auf der Basis des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses. Wenn daher die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq relativ zu dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess größer gemacht wird als die Reduktionsrate der Differenz zwischen der Drehzahl Ne und der Solldrehzahl ne/fire gemäß dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess, stören beide Regelprozesse miteinander mit der Tendenz, dass die Drehzahl Ne unstabil wird.
Im Hinblick auf den obigen Nachteil wird gemäß der vorliegenden Ausführung der Pol pole/i in Bezug auf den adaptiven SLD-Regelprozess derart etabliert, dass |pole/i| > |pole/ig|, um hierdurch die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq in Bezug auf den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess kleiner zu machen als die Reduktionsrate der Differenz zwischen der Drehzahl Ne und der Solldrehzahl ne/fire gemäß dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess, um hierdurch zu verhindern, dass beide Regelprozesse einander stören.
In SCHRITT 17-9 vergleicht das Ansaugluftmengensteuermittel 25 den Wert des Pols pole/i mit "–1". Wenn pole/i ≤ –1 (diese Bedingung kann durch den Prozess in SCHRITT 17-8 erzeugt werden), dann setzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-10 zwangsweise den Wert des Pols pole/i auf "–1", und dann geht die Steuerung zu SCHRITT 17-11.
In SCHRITT 17-11 bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 die Umschaltfunktion σ1 aus dem Wert des so bestimmten Pols pole/i, der Einlassdifferenz Eq(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus und der Einlassdifferenz Eq(k – 1) in dem vorherigen Steuerzyklus, die in SCHRITT 15-6 gemäß der Gleichung (10) bestimmt worden ist (insbesondere einer Gleichung, die Gleichung (10) ähnlich ist, außer, dass die Koeffizientenparameter s1, s2 in der Gleichung (10) jeweils durch "1" und "pole/i" ersetzt werden).
Unter Verwendung des Werts der Umschaltfunktion σ1 berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-12 die Gleichungen (18), (19) (in diesem Fall s1 = 1) zur Bestimmung von Werten der Reaching-Vorschrifteingabe θrch und der adaptiven Vorschrifteingabe θdp in dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess. Dann addiert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 17-13 die bestimmten Werte der Reaching-Vorschrifteingabe θrch und der adaptiven Vorschrifteingabe θdp, um hierdurch die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld im gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen. Dann kehrt die Steuerung zur in 15 gezeigten Unterroutine zurück.
Wenn in 15 in SCHRITT 15-7 f/dec = 1, d. h. wenn der gegenwärtige Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter verzögert ist als der Schwellenwert IGX (siehe 12), dann inkrementiert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-9 die zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße θdec um die in SCHRITT 14-2 bestimmte Öffnungsminderungseinheitsgröße Δθdec in jedem Steuerzyklus, um den zündzeitabhängigen Korrekturprozess durchzuführen.
Die zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße θdec wird in dem Startmodusprozess auf "0" initialisiert (SCHRITT 3-2).
Wenn der Prozess in SCHRITT 15-9 ausgeführt wird, wird der Prozess der Bestimmung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld nicht durchgeführt, und es wird die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld auf ihrem Wert gehalten, bevor das Zündzeitbestimmungsflag f/dec auf "1" gesetzt wird.
Dann addiert das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-10 den gegenwärtigen Wert der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld zu dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 und subtrahiert die gegenwärtige zündzeitabhängige Öffnungskorrekturgröße θdec davon, um hierdurch den vorläufigen Öffnungsbefehl θi/fire (= θ0 + i/sld – θdec) auf der Basis des Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozesses und des zündzeitabhängigen Korrekturprozesses zu berechnen.
Dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-11 den gegenwärtigen Wert des Lern-Rechenendeflags f/flrnend. Während der FIRE-Modus ausgeführt wird (während das FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/fireon auf "1" gesetzt wird), wird das Lern-Rechenendeflag f/flrnend auf "1" gesetzt, um die Berechnung des Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld zu beenden, wenn die Unterbrechung des FIRE-Modus beginnt (wenn das FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause auf "1" gesetzt wird), oder wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter verzögert ist als der Schwellenwert IGX (siehe 12) und der zündzeitabhängige Korrekturprozess beginnen soll (wenn das Zündzeitbestimmungsflag f/dec auf "1" gesetzt ist) (siehe den in 5 gezeigten SCHRITT 5-17 und den in 22 gezeigten SCHRITT 22-8).
Wenn f/flrnend = 0, d. h. wenn der Basislern-Korrekturkoeffizient vpskisld berechnet werden soll, dann berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-12 den Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld, wie in Bezug auf den Lern-Korrekturprozess beschrieben.
Insbesondere bestimmt in jedem Steuerzyklus das Ansaugluftmengensteuermittel 25 die SLD-Einlasskorrekturmenge gair/sld gemäß der Gleichung (34) aus der gegenwärtigen SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld, die in SCHRITT 5-18 bestimmt ist, der gegenwärtigen Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 und dem vorbestimmten Wert Ga2, und akkumuliert die bestimmte SLD-Einlasskorrekturgröße gair/sld gemäß Gleichung (35), um hierdurch die integrierte SLD-Ansaugkorrektugröße qair/sld zu bestimmen. Dann berechnet das Ansaugluftmengensteuermittel 25 den Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld gemäß der Gleichung (36) aus der integrierten SLD-Einlasskorrekturgröße qair/sld und der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd in jedem Steuerzyklus, wie in SCHRITT 16-10 bestimmt (siehe 16).
Bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT erreicht, setzt, da quair/cmd = 0 (zu dieser Zeit ist die integrierte SLD-Einlasskorrekturgröße qair/sld ebenfalls "0"), das Ansaugluftmengensteuermittel 25 den Wert des Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld auf "1".
Wenn in SCHRITT 15-11 f/flrnend = 1, d. h. wenn die Berechnung des Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld nicht beendet werden soll, wird der Prozess in SCHRITT 15-12 übersprungen, und der Basislern-Korrekturkoeffizient vpskisld wird nicht berechnet (in diesem Fall wird der Basislern-Korrekturkoeffizient vps kisld, der in einem Steuerzyklus vor f/flrnend = 1 bestimmt ist, als sein Endwert bestimmt).
Nach dem Prozess in SCHRITT 5-11, SCHRITT 5-12 begrenzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 15-13 den Wert des in SCHRITT 15-10 bestimmten vorläufigen Öffnungsbefehls θi/fire auf einen Wert zwischen den oberen und unteren Grenzwerten (wenn θi/fire > oberer Grenzwert oder θi/fire < unterer Grenzwert, begrenzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 θi/fire auf den oberen Grenzwert bzw. den unteren Grenzwert). Danach kehrt die Steuerung zu der in 14 gezeigten Unterroutine zurück.
In 14 multipliziert, nach Bestimmung des vorläufigen Öffnungsbefehlswerts θi/fire, das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 14-4 den vorläufigen Öffnungsbefehl θi/fire (= θ0 + i/sld – θdec) mit dem Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizient kpa und dem Atmosphärentemperatur-Korrekturkoeffizienten kta, die in SCHRITT 14-2 bestimmt worden sind, sowie dem Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn, der bestimmt wird, wenn der vorangehende FIRE-Modus beendet wird (die Berechnung des Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn wird später beschrieben), um hierdurch einen Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung in dem gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen. Dann geht die Steuerung zu der in 3 gezeigten Hauptroutine zurück.
Der oben beschriebene Prozess dient dazu, den Befehlswert θCMD für die Bypassöffnung in jedem Steuerzyklus in dem FIRE-Modus zu bestimmen.
Wenn in SCHRITT 14-1 der gegenwärtige Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flags f/fireon "0" ist, d. h. wenn der FIRE-Modus nicht ausgeführt wird (grundlegend ist dies ein Zustand, nachdem der FIRE-Modus beendet ist, wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire die FIRE-Modusgrenzzeit TFIRELMT nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 erreicht), dann bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 14-5 den Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/ Aus-Flags f/fireon in dem vorangehenden Steuerzyklus.
Wenn der Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flags f/fireon in dem vorausgehenden Steuerzyklus "1" ist, d. h. wenn der FIRE-Modus bis zu dem vorangehenden Steuerzyklus durchgeführt worden ist (d. h. unmittelbar nach Abschluss des FIRE-Modus), wird der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn zur Korrektur des Öffnungsbefehls (SCHRITT 14-4) für einen nächsten FIRE-Modus aus dem Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld, der letztlich in dem SCHRITT 15-12 in dem vorangehenden FIRE-Modus bestimmt wurde, in SCHRITT 14-6 gemäß der in 18 gezeigten Unterroutine bestimmt (aktualisiert).
Wie in 18 gezeigt, bestimmt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 18-1, ob der Lern-Endzeitparameter t/kil, der die FIRE-Ablaufzeit t/fire zu der Zeit repräsentiert, zu der die Berechnung des Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld schließlich beendet ist, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert TMKILLMT ist oder nicht. Wie in 5 gezeigt, ist der Lern-Endzeitparameter t/kil die FIRE-Ablaufzeit t/fire, wenn das Lern-Rechenendeflag f/flrnend von "0" auf "1" umschaltet. Wenn der FIRE-Modus unterbrochen ist, ist der Lern-Endzeitparameter t/kil die FIRE-Ablaufzeit t/fire beim Start der Unterbrechung des FIRE-Modus. Wenn der zündzeitabhängige Korrekturprozess während des FIRE-Modus ausgeführt wird, ist der Lern-Endzeitparameter t/kil die FIRE-Ablaufzeit t/fire beim Start des zündzeitabhängigen Korrekturprozesses. Wenn der FIRE-Modus beendet wird ohne die Unterbrechung des FIRE-Modus oder des zündzeitabhängigen Korrekturprozesses, ist der Lern-Endzeitparameter t/kil die FIRE-Ablaufzeit t/fire, die am Ende des FIRE-Modus gewöhnlich die FIRE-Modusgrenzzeit TFIRELMT ist.
Anders ausgedrückt, ist der Lern-Endzeitparameter t/kil die FIRE-Ablaufzeit t/fire, in der die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld und die entsprechende Korrektur des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 fortlaufend ausgeführt werden.
Wenn in SCHRITT 18-1 t/kil < TMKILLMT, dann wird, da die Zuverlässigkeit des letztlich erhaltenen Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld als schlecht angesehen wird, der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn auf dem gegenwärtigen Wert gehalten, und die Steuerung kehrt zur in 14 gezeigten Unterroutine zurück.
Wenn t/kil ≥ TMKILLMT, d. h. wenn die Berechnung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld und die entsprechende Korrektur des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 für eine gewisse lange Zeitdauer fortlaufend ausgeführt werden, wird in SCHRITT 18-2 ein neuer Lern-Korrekturkoeffizient kilearn(j) durch den mit der Gleichung (37) ausgedrückten Filterprozess aus dem Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld bestimmt, der letztendlich in dem FIRE-Modus erhalten wurde, der bis zu dem vorangehenden Steuerzyklus durchgeführt wurde. Nachdem in SCHRITT 18-3 der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn(j) zwangsweise auf einen Wert zwischen vorbestimmten oberen und unteren Grenzwerten begrenzt ist (wenn die kilearn(j) > oberer Grenzwert, wird kilearn(j) zwangsweise auf den oberen Grenzwert begrenzt, und wenn kilearn(j) < unterer Grenzwert, wird kilearn(j) zwangsweise auf den unteren Grenzwert begrenzt), kehrt die Steuerung zu der in 14 gezeigten Unterroutine zurück.
Der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn(j) hat einen Anfangswert von "1". Der Wert des Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn(j) wird in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert, wie etwa einem EEPROM oder dgl., so dass er nicht verloren geht, auch wenn das System außer Betrieb ist. Der in SCHRITT 18-1 verwendete vorbestimmte Wert TMKILLMT entspricht einer vierten vorbestimmten Zeit.
Wenn in 14 in SCHRITT 14-5 der Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/fireon in dem vorangehenden Steuerzyklus "1" ist, dann wird der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn aktualisiert. Wenn der Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/fireon im vorangehenden Steuerzyklus "0" ist, dann wird, da der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn bereits aktualisiert worden ist, der Prozess in SCHRITT 14-6 übersprungen. Daher wird der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn nur in einem Steuerzyklus unmittelbar nach dem Ende des FIRE-Modus aktualisiert, und der aktualisierte Lern-Korrekturkoeffizient kilearn wird dazu benutzt, den Öffnungsbefehl für einen nächsten FIRE-Modus zu korrigieren.
Nach der Durchführung des Prozesses in SCHRITT 14-5, SCHRITT 14-6 setzt das Ansaugluftmengensteuermittel 25 in SCHRITT 14-7 den Öffnungsbefehl θCMD auf einen Öffnungsbefehl wie den normalen Modus. Dieser Öffnungsbefehl ist kleiner als der Öffnungsbefehl θCMD in dem FIRE-Modus und wird auf einen gegebenen Wert zum normalen Betreiben des Verbrennungsmotors 1 gesetzt.
Der Prozess, der oben in Bezug auf die 14 bis 18 beschrieben ist, ist ein detaillierter Prozess zum Erzeugen des Öffnungsbefehls (des Befehlswerts für die Bypassöffnung) θCMD in jedem Steuerzyklus im in 4 gezeigten SCHRITT 4-5. Der so erzeugte Öffnungsbefehl θCMD wird an den Bypassventilaktuator 24 gegeben, der die Öffnung des Bypassventils 7 gemäß dem gegebenen Öffnungsbefehl θCMD steuert.
Nachfolgend wird der Prozess der Erzeugung des Befehlswerts iglog für die Zündzeit im in 4 gezeigten SCHRITT 4-6 beschrieben.
Vor der Beschreibung spezifischer Details dieses Prozesses wird nachfolgend zuerst ein Grundkonzept des Prozesses beschrieben.
Da in dem System gemäß der vorliegenden Ausführung die Drehzahl Ne (Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors 1 die Tendenz hat, aufgrund des obigen Steuerprozesses zur Erhöhung der Ansaugluftmenge in dem FIRE-Modus anzusteigen, wird die Drehzahl Ne gemäß dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess auf die Solldrehzahl ne/fire rückkoppelnd geregelt, um hierdurch die Zündzeit zu verzögern (den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess). Hierbei ist es, wie später beschrieben, bevorzugt, dass die Reduktionsrate (entsprechend der Verstärkung der Rückkopplungsregelung) der Differenz zwischen der Drehzahl Ne und der Solldrehzahl ne/fire variabel etabliert wird.
Hierzu wird in dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess in dem System gemäß der vorliegenden Ausführung ein Gleitmodusregelprozess (adaptiver Gleitmodusregelprozess gemäß dieser Ausführung), der ein reaktionsbezeichnender Regelprozess ist, der in der Lage ist, die Reduktionsrate der Differenz auf eine gewünschte Rate zu senken, angewendet, wie bei dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess.
In der vorliegenden Ausführung ist ein Algorithmus des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelkorrekturprozesses unter Verwendung des adaptiven Gleitmodusregelprozesses (nachfolgend als "adaptiver Zündzeit-SLD-Regelprozess" bezeichnet), zum Beispiel der Prozess der Erzeugung des Befehlswerts iglog für die Zündzeit, um die Drehzahl Ne auf die Solldrehzahl ne/fire zu konvergieren, wie folgt aufgebaut:
In dieser Ausführung wird ein durch den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess zu regelndes Objekt als ein System betrachtet zum Erzeugen von Daten, die die Drehzahl Ne (die Istdrehzahl) repräsentieren, aus Daten, welche den Befehlswert iglog für die Zündzeit repräsentieren, und wird durch ein Diskretes-System-(Zeitdiskretes-System)-Modell ausgedrückt.
Die Differenz DIG (= iglog – ig0, nachfolgend als Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG" bezeichnet) zwischen dem Befehlswert iglog für die Zündzeit und einem vorbestimmten Referenzbefehlswert ig0 wird als Daten verwendet, welche den Befehlswert iglog für die Zündzeit repräsentieren, und die Differenz DNE (= Ne – Ne0, nachfolgend als "Differenzdrehzahl DNE" bezeichnet) zwischen der Drehzahl Ne und der vorbestimmten Referenzdrehzahl Ne0 wird als die Daten verwendet, die die Drehzahl Ne repräsentieren.
Der Basis-Befehlswert igbase (der Befehlswert für die Zündzeit in dem von dem FIRE-Modus abweichenden normalen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 1), in 3 gezeigt, wird als der Referenzbefehlswert ig0 für die Zündzeit verwendet (ig0 = igbase). Daher ist die in 3 gezeigte Korrekturgröße DIG der obige Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG. In dieser Ausführung wird die in 3 gezeigte Leerlaufdrehzahl NOBJ als die Referenzdrehzahl in Bezug auf die Drehzahl Ne verwendet (Ne0 = NOBJ).
Unter Verwendung des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG und der Differenzdrehzahl DNE wird das von dem adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess zu regelnde Modell durch ein Diskretes-System-(Zeitdiskretes-System)-Modell (sekundäres autoregressives Modell) ausgedrückt, wie durch die folgende Gleichung (38) wiedergegeben: DNE(k + 1) = c1·DNE(k) + c2·DNE(k – 1) + d1·DIG(k) (38)
Das zu regelnde Modell, wie durch die Gleichung (38) ausgedrückt (nachfolgend als "drehzahlgeregeltes Modell" bezeichnet) drückt eine Differenzdrehzahl DNE(k + 1) in jedem Steuerzyklus als eine Ausgabe des drehzahlgeregelten Modells aus, unter Verwendung vergangener Zeitseriendaten DNE(K), DNE(k – 1) als die Differenzdrehzahl DNE und eines Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG(k) als Eingabe des drehzahlgeregelten Modells.
In der Gleichung (38) sind Koeffizienten c1, c2 in Bezug auf die jeweiligen Differenzdrehzahlen DNE(K), DNE(k – 1) und ein Koeffizient d1 in Bezug auf den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) Modellparameter, welche die tatsächlichen Verhaltenscharakteristiken des drehzahlgeregelten Modells definieren. Diese Modellparameter c1, c2, d1 werden durch Experimente und Simulation identifiziert, so dass die Verhaltenscharakteristiken des drehzahlgeregelten Modells und die Verhaltenscharakteristiken eines echten geregelten Objekts, das durch das drehzahlgeregelte Modell ausgedrückt ist, zueinander passen.
Da das drehzahlgeregelte Modell ein Diskretes-System-Modell ist, ist es möglich, die Modellparameter c1, c2, d1 relativ leicht unter Verwendung verschiedener bekannter Identifikationsalgorithmen zu identifizieren, zum Beispiel einem Algorithmus zum Identifizieren der Modellparameter c1, c2, d1 gemäß der Methode der kleinsten Quadrate, um den Fehler zwischen der Differenzdrehzahl DNE(k + 1), die an dem drehzahlgeregelten Modell erzeugt wird, und der tatsächlichen Differenzdrehzahl zu minimieren.
Auf der Basis des so aufgebauten drehzahlgeregelten Modells ist ein Algorithmus des adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozesses wie folgt aufgebaut:
In dem adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess als dem adaptiven Ansaug-Gleitmodusregelprozess wird eine Umschaltfunktion σ2, die für den Gleitmodusregelprozess erforderlich ist, durch eine lienare Funktion gemäß der unten gezeigten Gleichung (39) definiert, wo Zeitseriendaten En(k), En(k – 1) in jedem Steuerzyklus der Differenz En = DNE – dne (nachfolgend als "Drehzahldifferenz En" bezeichnet) zwischen der Differenzdrehzahl DNE und deren Sollwert dne Variablen sind. Der Sollwert dne für die Differenzdrehzahl DNE (nachfolgend als "Differenzsolldrehzahl dne" bezeichnet) ist die Differenz (= ne/fire – Ne0) zwischen der in 3 gezeigten Solldrehzahl ne/fire und der Referenzdrehzahl Ne0 (= Leerlaufdrehzahl NOBJ). Daher ist die Drehzahldifferenz En = DNE – dne gleich der Differenz (= Ne – ne/fire) zwischen der Drehzahl Ne (Istdrehzahl) und der Solldrehzahl ne/fire. σ2(k) = s3·(DNE(k) – dne(k)) + s4·(DNE(k – 1) – dne(k – 1)) = s3·En(k) + s4·En(k – 1) (39)wobei s3, s4 Koeffizientenparameter der Terme der Umschaltfunktion σ2 repräsentieren und erstellt sind, so dass sie der folgenden Bedingung genügen:
(wenn s3 = 1, –1 < s4 < 1).
In der vorliegenden Ausführung der Kürze wegen s3 = 1. Der Wert des Koeffizientenparameters s4 (allgemeiner des Werts von s4/s3 = pole/ig) wird variabel erstellt, wie später beschrieben.
Wenn mit der wie oben definierten Umschaltfunktion σ2, wie in dem adaptiven Ansaug-Gleitmodusregelprozess, die Zustandsgrößen (En(k), En(k – 1)), die den Satz der Zeitseriendaten En(k), En(k – 1) der Drehzahldifferenz En aufweisen, auf die durch σ2 = 0 definierte Schaltkurve konvergiert werden und konvergiert bleiben, dann können die Zustandsgrößen (En(k), En(k – 1)) auf einen Ausgleichspunkt auf der Schaltkurve σ2 = 0, d. h. einen Punkt, wo En(k) = En(k – 1) = 0, hoch stabil ohne Beeinträchtigung durch Störungen konvergiert werden.
Um die Differenzdrehzahl DNE auf die Differenzsolldrehzahl dne zu konvergieren, d. h. die Drehzahl Ne auf die Solldrehzahl ne/fire zu konvergieren, ist die Regeleingabe, die durch den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess als an das zu regelnde Objekt anzulegende Eingabe erzeugt wird, das gemäß der Gleichung (39) als Modell aufgebaut ist, d. h. der Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG, die Summe einer äquivalenten Regeleingabe DIGeq, einer Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und einer adaptiven Vorschrifteingabe DIGadp, wie in dem adaptiven Ansaug-Gleitmodusregelprozess (siehe die folgende Gleichung (41)). DIG(k) = DIGeq/k) + DIGrch(k) + DIGadp(k) (41)
Als der adaptive Ansaug-Gleitmodusregelprozess werden die äquivalente Regeleingabe DIGeq, die Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und die adaptive Vorschrifteingabe DIGadp durch die jeweiligen folgenden Gleichungen (42) bis (44) angegeben:
Ein Koeffizient F3 in der Gleichung (43), d. h. ein Koeffizient zum Definieren einer Verstärkung in Bezug auf die Reaching-Vorschrift wird erstellt, um die unten gezeigte Ungleichung (45), besonders bevorzugt (45)', zu erfüllen.
Ein Koeffizient F4 in der Gleichung (44), d. h. ein Koeffizient zum Definieren eines Verstärkungsfaktors in Bezug auf die adaptive Vorschrift, wird erstellt, um die unten gezeigte Ungleichung (46) zu erfüllen, wobei ΔT einen Steuerzyklus (eine Steuerperiode repräsentiert. 0 < F3 < 2 (45) 0 < F3 < 1 (45)'
(0 < J' < 2)
In dem adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess werden die äquivalente Regeleingabe DIGeq, die Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und die adaptive Vorschrifteingabe DIGadp in jedem Steuerzyklus gemäß den Gleichungen (42) bis (44) bestimmt, und ihre Summe wird gemäß der Gleichung (41) berechnet, um hierdurch den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG zu bestimmen. Der Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG wird zu dem Referenzbefehlswert ig0 addiert, d. h. dem Basis-Befehlswert igbase in dem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 1, gemäß der folgenden Gleichung (47), um hierdurch den Befehlswert iglog für die Zündzeit zu bestimmen: iglog(k) = igbase(k) + DIG(k) = igbase(k) + DIGeq(k) + DIGrch(k) + DIGadp(k)) (47)
Die Differenzdrehzahl dne, die zur Bestimmung der äquivalenten Regeleingabe DIGeq und des Werts der Umschaltfunktion σ2 erforderlich ist, wird wie folgt bestimmt:
Wenn in dieser Ausführung die Drehzahl Ne (die Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors 1 die voreingestellte Drehzahl (= NOBJ + NEFSLDS) erreicht, wie in 3 gezeigt, oder wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert TSLDIGST erreicht, wird der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess gestartet. Die Solldrehzahl ne/fire des Verbrennungsmotors 1 in dem FIRE-Modus wird gemäß der folgenden Gleichung (48) in Abhängigkeit von einer abgelaufenen Zeit Δt/nfb (nachfolgend als "Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb" bezeichnet) seit dem Start des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses bestimmt: ne/fire(k) = NOBJ + NEFSLDS – K/NE·Δt/nfb (48)(wenn
dann ne/fire(k) = NOBJ)
wobei K/NE einen vorbestimmten Wert (> 0) repräsentiert, der den Grad definiert, mit dem die Solldrehzahl ne/fire zeitlich abnimmt (den Gradienten).
Wenn das berechnete Ergebnis der rechten Seite von Gleichung (48) kleiner ist als die Leerlaufdrehzahl NOBJ (Δt/nfb > NEFSLDS/K/NE), dann wird die Solldrehzahl ne/fire auf die Leerlaufdrehzahl NOBJ festgelegt.
Nachdem somit der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess gestartet worden ist, nimmt die Solldrehzahl ne/fire linear von der voreingestellten Drehzahl (= NOBJ + NEFSLDS) zu der Leerlaufdrehzahl NOBJ hin allmählich ab. Nachdem die Solldrehzahl ne/fire die Leerlaufdrehzahl NOBJ ereicht hat, wird die Solldrehzahl ne/fire auf der Leerlaufdrehzahl NOBJ gehalten.
Daher wird die Solldrehzahl ne/fire(k) in jedem Steuerzyklus aus der Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb in dem Steuerzyklus gemäß der Gleichung (48) bestimmt. Durch Subtrahieren der Leerlaufdrehzahl NOBJ von der Solldrehzahl ne/fire(k) wird die Differenzsolldrehzahl dne(k) (= ne/fire(k) – NOBJ) in jedem Steuerzyklus bestimmt. Unter Verwendung der Differenzsolldrehzahl dne(k) und von deren vorangehendem Wert dne(k – 1) (= ne/fire(k – 1) – NOBJ), d. h. der in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Differenzsolldrehzahl dne(k – 1), kann der Wert der Umschaltfunktion σ2(k) in jedem Steuerzyklus gemäß der Gleichung (39) bestimmt werden. Unter Verwendung des Werts der Umschaltfunktion von σ2 können die Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und die adaptive Vorschrifteingabe DIGadp gemäß den jeweiligen Gleichungen (43), (44) bestimmt werden.
Da in dieser Ausführung der Steuerzyklus (OT) umgekehrt proportional zur Drehzahl Ne ist, kann die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit (= Δt(nfb + ΔT) in dem nächsten Steuerzyklus vorhergesagt werden (nachfolgend als "Vorhergesagte-Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfbpre" bezeichnet), durch Bestimmung einer Zeit ΔT (∝1/Ne) eines Steuerzyklus aus der gegenwärtigen Drehzahl Ne und Addieren der Zeit ΔT zu der gegenwärtigen Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb. Durch Anwenden der vorhergesagten Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfbpre auf die Gleichung (48), d. h. Einsetzen von Δt/nfbpre in Δt/nfb an der rechten Seite der Gleichung (48), ist es möglich, eine Solldrehzahl ne/fire(k + 1) im nächsten Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (49) zu bestimmen: ne/fire(k + 1) = NOBJ + NEFSLDS – K/NE·Δt/nfbpre (49)(wenn
dann ne/fire(k) = NOBJ)
Durch Subtrahieren der Leerlaufdrehzahl NOBJ von der Solldrehzahl ne/fire(k + 1) ist es möglich, eine Differenzsolldrehzahl dne(k + 1) (= ne/fire(k + 1) – NOBJ) in dem nächsten Steuerzyklus zu bestimmen.
Somit ist es, durch Anwenden der oben bestimmten Differenzsolldrehzahl dne(k + 1), dne(k) und dne(k – 1) auf die Gleichung (42), möglich, die äquivalente Regeleingabe DIGeq zu bestimmen.
Während der FIRE-Modus unterbrochen ist, ist der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess unterbrochen und kehrt der Befehlswert iglog für die Zündzeit zu dem Basis-Befehlswert igbase im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 1 zurück. Insbesondere nach dem Start der Unterbrechung des FIRE-Modus wird der Wert (Absolutwert) des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG gemäß der Gleichung (47) um den vorbestimmten Einheitswert dec/ig in jedem Steuerzyklus reduziert, bis er "0" wird, d. h. allmählich auf "0" reduziert, um hierdurch den Befehlswert iglog für die Zündzeit allmählich auf den Basis-Befehlswert igbase zurückzubringen. Wenn die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben wird, wird der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess sofort wieder aufgenommen.
In dieser Ausführung wird der Befehlswert iglog für die Zündzeit auch dann allmählich zu dem Basisbefehlswert igbase zurückgebracht, wenn der FIRE-Modus beendet wird (das FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flag fireon von "1" zu "0" wechselt) und der Betriebsmodus des Systems zu dem normalen Modus umgeschaltet wird.
Oben ist das Grundkonzept des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses beschrieben worden.
In dem adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess, der ein reaktionsbezeichnender Regelprozess ist, kann die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En (= DNE – dne = ne – ne/fire) durch den Wert des Verhältnisses (s4/s3) (nachfolgend als "Pol pole/ig" bezeichnet) der Koeffizientenparameter s3, s4 der Umschaltfunktion σ2 bezeichnet werden. Wenn der Absolutwert des Pols pole/ig (= s4/s3) sich "0" innerhalb eines Bereichs von kleiner als "1" annähert, wird die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En höher. Wie bei dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess ist s4/s3 = pole/ig < 0, um eine schwingende Dämpfung der Drehzahldifferenz En zu vermeiden.
In dieser Ausführung wird unter Verwendung der reaktionsbezeichnenden Charakteristiken des adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozesses die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En variabel eingestellt, wie folgt:
Eine Änderung in der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 in Bezug auf eine Änderung in der Zündzeit wird tendenziell größer, wenn die Zündzeit weiter verzögert wird. Um daher die Drehzahl Ne stabil auf die Solldrehzahl ne/fire zu regeln, ist es bevorzugt, dass die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En niedriger wird (der Absolutwert des Pols pole/ig größer wird), wenn die Zündzeit, welche geregelt wird, weiter verzögert wird.
In jedem Steuerzyklus wird daher ein Basiswert pole/igtbl des Pols pole/ig auf der Basis einer in 19 gezeigten Datentabelle aus dem gegenwärtigen Befehlswert iglog für die Zündzeit (dem in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Befehlswert iglog) in jedem Steuerzyklus bestimmt, und der Basiswert pole/igtbl wird als der Wert des Pols pole/ig etabliert. Der Basiswert pole/igtbl (nachfolgend als "zündzeitabhängiger Polbasiswert pole/igtbl" bezeichnet) wird derart etabliert, dass sein Absolutwert |pole/igtbl| größer wird, wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter verzögert wird (–1 < pole/igtbl < 0).
Der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl wird grundlegend derart etabliert, dass er "0" näher ist als der Poltabellenwert pole/itbl, der durch die in 9 gezeigte Datentabelle bestimmt ist, in Bezug auf den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess. Anders ausgedrückt, der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl wird derart etabliert, dass die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz EN, die durch den zündzeitabhängigen Polbasiswert pole/igtbl in Bezug auf den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess definiert ist, größer ist als die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq, die durch den Poltabellenwert pole/itbl in Bezug auf den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess definiert ist.
Wenn in dieser Ausführung, bevor der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess gestartet ist, die Zündzeit abrupt verändert wird, um die Drehzahl Ne zu der Solldrehzahl ne/fire gemäß dem adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess zu konvergieren, dann könnte ggf. der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors 1 beeinträchtigt werden. Daher sollte bevorzugt in einer Anfangsstufe des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses der Wert des Pols pole/ig bevorzugt so etabliert werden, dass die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En ein wenig langsamer gemacht wird.
Demzufolge wird ein Korrekturkoeffizient kigt zum Korrigieren (durch Multiplikation) des zündzeitabhängigen Polbasiswerts pole/igtbl in Abhängigkeit von der Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb auf der Basis einer in 20 gezeigten vorbestimmten Datentabelle (Zeittabelle) aus der Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb bestimmt (der seit dem Start des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses abgelaufenen Zeit). Dann wird der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl korrigiert, indem er mit dem Korrekturkoeffizienten kigt multipliziert wird (nachfolgend als "zeitabhängiger Korrekturkoeffizient kigt" bezeichnet).
In der in 20 gezeigten Datentabelle wird in einer Anfangsstufe des Zünd zeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses, d. h. bis die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb einen vorbestimmten Wert T/NFBX erreicht, der zeitabhängige Korrekturkoeffizient kigt so bestimmt, dass er einen Wert (> 1) hat, um den zündzeitabhängigen Polbasiswert pole/igtbl in einer Richtung zu korrigieren, um den Absolutwert des zündzeitabhängigen Polbasiswerts pole/igtbl leicht zu erhöhen, d. h. in einer Richtung, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu senken. Der zeitabhängige Korrekturkoeffizient kigt wird auch derart etabliert, dass er einen größeren Wert bekommt, wenn die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb kürzer ist. Daher wird der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl so korrigiert, um den Absolutwert des zündzeitabhängigen Polbasiswerts pole/igtbl zu erhöhen, d. h. die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu senken, wenn die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb kürzer ist. Nachdem die Drehzahl-F/B-Ablufzeit Δt/nfb den vorbestimmten Wert T/NFBX erreicht hat, wird der zeitabhängige Korrekturkoeffizient kigt auf "1" gehalten, und wird der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl nicht korrigiert.
Ferner wird, während der FIRE-Modus unterbrochen ist, der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess unterbrochen und wird die Drehzahl Ne nicht rückkoppelnd geregelt. Demzufolge wird die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben. Wenn der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wieder aufgenommen wird, könnte die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 möglicherweise höher sein als die Solldrehzahl ne/fire. Da jedoch die Drehzahldifferenz En in diesem Zustand groß ist, wird der Befehlswert iglog für die Zündzeit, die wie oben beschrieben gemäß dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess bestimmt ist, abrupt zu stark verzögert, was zu einem beeinträchtigten Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors 1 führt. Wenn demzufolge der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess durch Aufheben der Unterbrechung des FIRE-Modus wieder aufgenommen wird, ist es, solange die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 viel höher ist als die Solldrehzahl ne/fire, bevorzugt, die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu reduzieren und die Bestimmung des Zündzeitbefehlswerts DIG zu vermeiden, der den Befehlswert iglog für die Zündzeit zu stark verzögern würde.
Daher wird in jedem Steuerzyklus ein Korrekturkoeffizient kigne (nachfolgend als "drehzahlabhängiger Korrekturkoeffizient kigne" bezeichnet) zum Korrigieren (durch Multiplikation) des zündzeitabhängigen Polbasiswerts pole/igtbl in Abhängigkeit von der Drehzahl Ne auf der Basis einer in 21 gezeigten vorbestimmten Datentabelle aus der gegenwärtigen Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 in jedem Steuerzyklus bestimmt. In der in 21 gezeigten Datentabelle wird der drehzahlabhängige Korrekturkoeffizient kigne grundlegend als ein Wert (> 1) bestimmt, um den zündzeitabhängigen Polbasiswert pole/igtbl in einer Richtung zu korrigieren, um den Absolutwert des zündzeitabhängigen Polbasiswerts pole/igtbl zu erhöhen, d. h. in einer Richtung, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu senken, wenn die Drehzahl Ne höher wird, d. h. wenn die Drehzahl Ne höher wird als die Solldrehzahl ne/fire. Um den zündzeitabhängigen Polbasiswert pole/igtbl für eine vorbestimmte Periode XCNT zu korrigieren, die ein Anfangswert des Herunterzähltimers cnt/igvpl im in 5 gezeigten SCHRITT 5-18 ist, nachdem der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wieder aufgenommen ist, wird der drehzahlabhängige Korrekturkoeffizient kigne gemäß der unten gezeigten Gleichung (50) korrigiert. Der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl wird korrigiert durch Multiplikation mit dem korrigierten drehzahlabhängigen Korrekturkoeffizienten kignef (nachfolgend als "drehzahlabhängiger korrigierter Korrekturkoeffizient kignef" bezeichnet).
Der Herunterzähltimer cnt/igvpl in der Gleichung (50) wird während der Unterbrechung des FIRE-Modus (FIRE-Unterbrechungsflag f/fpause = 1) in im 5 gezeigten SCHRITT 5-18 immer auf die vorbestimmte Dauer XCNT gesetzt. Wenn der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess durch Aufheben der Unterbrechung des FIRE-Modus wieder aufgenommen wird, dann wird der Wert des Herunterzähltimers cnt/igvpl, der um einen vorbestimmten Wert von dem Wert der vorbestimmten Dauer XCNT in jedem Steuerzyklus dekrementiert wird, letztendlich "0", wonach der Herunterzähltimer cnt/igvpl auf "0" gehalten wird. Daher hat der durch die Gleichung (50) bestimmte drehzahlabhängige korrigierte Korrekturkoeffizient kignef einen Wert von (≥ 1) in Abhängigkeit von der Drehzahl Ne, nachdem der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wieder aufgenommen ist, bis die vorbestimmte Dauer XCNT abgelaufen ist. Nach Ablauf der vorbestimmten Dauer XCNT wird der zündzeitabhägige Polbasiswert pole/igtbl durch den drehzahlabhängigen korrigierten Korrekturkoeffizient kignef nicht korrigiert.
Der Herunterzähltimer cnt/igvpl wird in dem Startmodusprozess auf "0" initialisiert (SCHRITT 3-2) und wird während der Unterbrechung des FIRE-Modus und nach dem Ende der Unterbrechung des FIRE-Modus auf "0" gehalten, bis die vorbestimmte Dauer XCNT abläuft.
In dieser Ausführung wird in jedem Steuerzyklus der Wert, der durch Multiplizieren des wie oben beschrieben bestimmten zündzeitabhängigen Polbasiswerts pole/igtbl mit dem zeitabhängigen Korrekturkoeffizienten kigt und dem drehzahlabhängigen korrigierten Korrekturkoeffizienten kignef gemäß der folgenden Gleichung (51) erzeugt ist, als der Endwert des Pols pole/ig etabliert: pole/ig = pole/igtbl·kigt·kignef (51)
Der zeitabhängige Korrekturkoeffizient kigt ist nur in einer Anfangsstufe direkt nach dem Start des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses kigt > 1, und andernfalls kigt = 1. Der drehzahlabhängige korrigierte Korrekturkoeffizient kignef ist nur in einer Anfangsstufe unmittelbar nach Aufhebung der Unterbrechung des FIRE-Modus und wenn die Drehzahl Ne relativ hoch ist kignef > 1 und andernfalls kignef = 1. Daher wird der Wert des durch die Gleichung (51) etablierten Pols pole/ig normalereise durch den zündzeitabhängigen Polbasiswert pole/igtbl repräsentiert.
Auf der Basis der oben beschriebenen Details wird unten ein Prozess der Erzeugung des Befehlswerts iglog für die Zündzeit im spezifischen Teil beschrieben, der durch das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 4-6 ausgeführt wird.
Der Prozess in SCHRITT 4-6 ist als eine in 22 gezeigte Unterroutine veranschaulicht. Wie in 22 gezeigt, bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-1 zuerst einen Basisbefehlswert igbase für die Zündzeit. Der Basisbefehlswert igbase wird gemäß vorbestimmten Kennfeldern und Gleichungen aus der gegenwärtigen Drehzahl Ne, dem Ansaugdruck Pb, der Motortemperatur Tw und der Atmosphärentemperatur Ta etc. bestimmt.
Dann führt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-2 einen Prozess der Bestimmung des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG gemäß einer in 23 gezeigten Unterroutine aus.
Zuerst bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-1 den gegenwärtigen Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flags f/fireon.
Wenn f/fireon = 1, d. h. wenn der FIRE-Modus ausgeführt wird, dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-2 den Wert eines Flags f/nefb (nachfolgend als "Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/nefb" bezeichnet). Das Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/nefb ist "1", wenn der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess ausgeführt werden soll, und "0", wenn der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess nicht ausgeführt werden soll.
Das Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/nefb wird in dem Startmodusprozess auf "0" initialisiert (SCHRITT 4-2).
Wenn in SCHRITT 23-2 f/nefb = 0, d. h. wenn der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B- Regelprozess nicht ausgeführt werden soll, dann initialisiert das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-3 die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb auf "0". Die Messung der Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb beginnt ab einem Steuerzyklus, in dem in SCHRITT 23-2 f/nefb = 1 und der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess ausgeführt werden soll. Wenn in SCHRITT 23-2 f/nefb = 1, dann wird der Prozess in SCHRITT 23-3 übersprungen.
Dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-4 eine Solldrehzahl ne/fire(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus sowie eine Solldrehzahl ne/fire(k + 1) in dem nächsten Steuerzyklus. Die Solldrehzahl ne/fire(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus wird aus der gegenwärtigen Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb gemäß der Gleichung (48) bestimmt. Die Solldrehzahl ne/fire(k + 1) in dem nächsten Steuerzyklus wird wie folgt bestimmt: Die Zeit ΔT eines Steuerzyklus, die aus der gegenwärtigen Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1 erkannt wird (der erfasste Wert des Drehzahlsensors 14), wird zu der gegenwärtigen Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb addiert, um hierdurch eine vorhergesagte Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfbpre zu bestimmen, und die Solldrehzahl Ne/fire(k + 1) wird aus der vorhergesagten Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfbpre gemäß der Gleichung (49) bestimmt.
Die Solldrehzahl ne/fire(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus ist die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NEFSLDS), während die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb in SCHRITT 23-3 auf "0" gesetzt wird (f/nefb = 0).
Dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-5, ob die gegenwärtige Drehzahl Ne gleich oder höher als die gegenwärtige Solldrehzahl ne/fire(k) ist oder nicht, und dann in SCHRITT 23-6, ob die gegenwärtige FIRE-Ablaufzeit t/fire gleich oder größer als der vorbestimmte Wert TSLDIGST ist oder nicht.
Wenn eine der Bedingungen in SCHRITT 23-5, SCHRITT 23-6 erfüllt ist, dann setzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-7 den Wert des Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flags f/nefb auf "1". Nachdem somit der FIRE-Modus gestartet ist, wenn die Drehzahl Ne die voreingestellte Drehzahl (NOBJ + NEFSLDS) erreicht, oder wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert TSLDIGST erreicht, wird das Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/nefb auf "1" gesetzt, was es möglich macht, den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess auszuführen.
Wenn keine der Bedingungen in SCHRITT 23-5, SCHRITT 23-6 erfüllt ist, dann wird der Prozess in SCHRITT 23-7 übersprungen und wird das Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/nefb auf "0" gehalten. Nachdem das Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flag f/nefb auf "1" gesetzt worden ist, kehrt es während des FIRE-Modus nicht zu "0" zurück.
Dann berechnet das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-8 die gegenwärtige Drehzahldifferenz En(k) (= Ne – ne/fire(k)) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus aus der gegenwärtigen Drehzahl Ne und der in SCHRITT 23-4 bestimmten gegenwärtigen Solldrehzahl ne/fire(k).
Danach bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-9 den Wert des FIRE-Unterbrechungsflags f/fpause. Wenn f/fpause = 0, d. h. wenn der FIRE-Modus nicht unterbrochen ist, dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-10 den Wert des Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flags f/nefb.
Wenn f/nefb = 0, dann setzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-11 den Wert des Zündzeitdifferenzwerts DIG(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus auf "0". Danach kehrt die Steuerung zu der in 22 gezeigten Unterroutine zurück.
Wenn in SCHRITT 23-10 f/nefb = 1, dann berechnet das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-12 den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) für den Zündzeit steuerdrehzahl-F/B-Regelprozess.
Der Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) wird wie folgt berechnet:
In einer in 24 gezeigten Unterroutine bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-1 den zündzeitabhängigen Polbasiswert pole/igtbl gemäß der in 19 gezeigten Datentabelle aus dem gegenwärtigen Befehlswert iglog(k – 1) für die Zündzeit (den in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Befehlswert).
Das Zündzeitsteuermittel 26 bestimmt in SCHRITT 24-2 den zeitabhängigen Korrekturkoeffizienten kigt aus der gegenwärtigen Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb gemäß der in 20 gezeigten DAtentabelle.
Das Zündzeitsteuermittel 26 bestimmt in SCHRITT 24-3 den drehzahlabhängigen Korrekturkoeffizienten kigne aus der gegenwärtigen Drehzahl Ne gemäß der in 21 gezeigten Datentabelle. Dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-4 den drehzahlabhängigen korrigierten Korrekturkoeffizienten kignef gemäß der Gleichung (50) aus dem drehzahlabhängigen Korrekturkoeffizienten kigne, dem gegenwärtigen Wert des Herunterzähltimers cnt/igvpl und der vorbestimmten Dauer XCNT, die als der Anfangswert des Herunterzähltimers cnt/igvpl nach dem Ende der Unterbrechung des FIRE-Modus bestimmt ist.
Das Zündzeitsteuermittel 26 multipliziert in SCHRITT 24-5 den in SCHRITT 24-1 bestimmten zündzeitabhängigen Polbasiswert pole/igtbl mit dem in SCHRITT 24-2 bestimmten zeitabhängigen Korrekturkoeffizienten kigt und dem in SCHRITT 24-1 bestimmten drehzahlabhängigen korrigierten Korrekturkoeffizienten kignef, d. h. es berechnet die Gleichung (51), um hierdurch den Wert des Pols pole/ig in dem gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen.
Danach bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-6 die Umschaltfunktion σ2(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus gemäß der Gleichung (39) aus den Drehzahldifferenzen En(k), En(k – 1), die in SCHRITT 23-8 in den gegenwärtigen und vorangehenden Steuerzyklen bestimmt sind, und den gegenwärtigen Wert des in SCHRITT 24-5 bestimmten Pols pole/ig. Die Koeffizientenparameter s3, s4 in der Gleichung (39) sind "1" bzw. "pole/ig".
Dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRIT 24-7 die äquivalente Regeleingabe DIGeq, die Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und die adaptive Vorschrifteingabe DIGadp in dem gegenwärtigen Steuerzyklus gemäß den Gleichungen (42) bis (44).
Insbesondere zur Bestimmung der äquivalenten Regeleingabe DIGeq bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 Differenzen der Solldrehzahlen ne/fire(k), ne/fire(k + 1), die in SCHRITT 23-4 in dem gegenwärtigen Steuerzyklus bestimmt worden sind, und die Solldrehzahl ne/fire(k – 1), die in SCHRITT 23-4 in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmt worden ist, aus der Referenzdrehzahl Ne0 (0 Leerlaufdrehzahl NOBJ), d. h. bestimmt die Differenzdrehzahlen dne(k), dne(k + 1), dne(k – 1). Das Zündzeitsteuermittel 26 berechnet dann die Gleichung (42) zur Bestimmung der äquivalenten Regeleingabe DIGeq(k) unter Verwendung der Differenzdrehzahlen dne(k), dne(k + 1), dne(k – 1), der in SCHRITT 23-8 bestimmten Drehzahldifferenzen En(k), En(k – 1) in den gegenwärtigen und vorangehenden Steuerzyklen und den gegenwärtigen Wert des in SCHRITT 24-5 bestimmten Pols pole/ig. Die Koeffizientenparameter s3, s4 in der Gleichung (42) sind "1" bzw. "pole/ig". Die Modellparameter c1, c2, d1 in der Gleichung (42) haben vorbestimmte Werte, die vorab in Bezug auf das drehzahlgeregelte Modell identifiziert worden sind (siehe Gleichung (38)).
Zur Bestimmung der Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch berechnet das Zündzeitsteuermittel 26 die Gleichung (43) unter Verwendung des Werts der in SCHRITT 24-6 bestimmten Umschaltfunktion σ2(k) zur Bestimmung der Rea ching-Vorschrifteingabe DIGrch(k). Der Koeffizientenparameter s3 in der Gleichung (43) ist "1", und der Koeffizient F3 in der Gleichung (43) ist ein Wert, der voreingestellt ist, um die Bedingung der Gleichung (45) oder (45)' zu erfüllen.
Zur Bestimmung der adaptiven Vorschrifteingabe DIGadp akkumuliert das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-6 den Wert der in jedem Steuerzyklus bestimmten Umschaltfunktion σ2 in aufeinander folgenden Steuerzyklen zur Bestimmung eines Integralwerts Σσ2 der Umschaltfunktion σ2. Unter Verwendung des Integralwerts Σσ2 berechnet das Zündzeitsteuermittel 26 die Gleichung (44), um die adaptive Vorschrifteingabe DIGadp zu bestimmen. Der Koeffizientenparameter s3 in der Gleichung (44) ist "1", und der Koeffizient F4 in der Gleichung (44) ist ein Wert, der voreingestellt ist, um die Bedingung der Gleichung (46) zu erfüllen.
Nachdem die äquivalente Regeleingabe DIGeq, die Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und die adaptive Vorschrifteingabe DIGadp in der oben beschriebenen Weise bestimmt worden sind, berechnet das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-8 deren Summe gemäß der Gleichung (41), um hierdurch den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen. Danach geht die Steuerung zu der in 23 gezeigten Unterroutine zurück.
Nachdem in 23 der Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) in SCHRITT 23-12 berechnet worden ist, begrenzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-13 den Wert des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG(k) auf einen Wert zwischen vorbestimmten oberen und unteren Grenzwerten (wenn DIG(k) > oberer Grenzert oder DIG(k) < unterer Grenzwert und begrenzt das Zündzeitsteuermittel 26 DIG(k) zwangsweise auf den oberen Grenzwert bzw. den unteren Grenzwert). Dann kehrt die Steuerung zu der in 22 gezeigten Unterroutine zurück.
Wenn in SCHRITT 23-9 f/fpause = 1, d. h. wenn der FIRE-Modus unterbrochen werden soll, dann unterbricht das Zündzeitsteuermittel 26 den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess. Um den Befehlswert iglog für die Zündzeit allmählich auf den Basisbefehlswert igbase zurückzubringen, d. h. um den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG allmählich auf "0" zurückzubringen, bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-14 einen Einheitswert dec/ig zum Definieren eines Betrags, um den der Befehlswert iglog in jedem Steuerzyklus zurückgebracht werden soll (> 0, nachfolgend als "Zündzeitrückkehr-Einheitswert dec/ig" bezeichnet).
Wenn in SCHRITT 23-1 f/fireon = 0, d. h. wenn der FIRE-Modus beendet werden soll oder nicht ausgeführt werden soll, dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 23-15 einen Zündzeitrückkehr-Einheitswert dec/ig, um den Befehlswert iglog für die Zündzeit allmählich auf den Basisbefehlswert igbase zurückzubringen.
In SCHRITT 23-15 wird der Zündzeitrückkehr-Einheitswert dec/ig auf einen vorbestimmten Wert (konstanten Wert) gesetzt. Der in SCHRITT 23-14 etablierte Zündzeitrückkehr-Einheitswert dec/ig zum Unterbrechen des FIRE-Modus wird so bestimmt, dass er einen Wert proportional zu der gegenwärtigen Öffnung des Drosselventils 5 hat (der Zündzeitrückkehr-Einheitswert dec/ig wird größer, wenn die Öffnung des Drosselventils 5 größer wird).
Der Grund für den obigen Zündzeitrückkehr-Einheitswert dec/ig ist wie folgt: Der FIRE-Modus wird grundlegend dann unterbrochen, wenn das Gaspedal des Fahrzeugs gedrückt wird, um das Fahrzeug zu fahren oder den Verbrennungsmotor 1 hochzudrehen. Hierbei wird die Öffnung des Drosselventils 5 auf die Öffnung gesteuert, die von der Akzeleratorstellgröße Ap abhängig ist. Wenn die Öffnung des Drosselventils 5 groß ist, ist es bevorzugt, die Zündzeit so schnell wie möglich zu einer normalen Zündzeit zurückzubringen (die dem Basisbefehlswert ig/base entspricht), um eine gewünschte Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 zu erhalten. In SCHRITT 23-14 wird daher der Zündzeitrück kehr-Einheitswert dec/ig so bestimmt, dass er einen Wert proportional zur Öffnung des Drosselventils 5 hat.
Der von dem Controller an den Drosselventilaktuator 23 ausgegebene Öffnungsbefehl oder der von einem Sensor (nicht gezeigt) erfasste Wert der Öffnung wird als Öffnung des Drosselventils 5 verwendet, die erforderlich ist, um den Zündzeitrückkehr-Einheitswert dec/ig zu bestimmen.
Nach der Bestimmung des Zündzeitrückkehr-Einheitswerts dec/ig bestimmt dann das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-16, ob der gegenwärtige Wert des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG (welcher der in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmte Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k – 1) ist) kleiner als "0" ist oder nicht, d. h., ob der gegenwärtige Wert des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG ein verzögerter Wert ist oder nicht.
Wenn DIG(k – 1) < 0, d. h. wenn DIG(k – 1) einen verzögerten Wert hat, dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-17 die Summe (DIG(k – 1) + dec/ig) des gegenwärtigen Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG(k – 1) und des Zündzeitrückkehr-Einheitswerts dec/ig, die in SCHRITT 24-14 oder 24-15 bestimmt sind, als einen Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus. Dann kehrt die Steuerung zu der in 22 gezeigten Unterroutine zurück.
Die Obergrenze für den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) wird auf "0" gesetzt, und wenn (DIG(k – 1) + dec/ig) größer als "0" ist, dann wird der Wert des Zündzeitbefehlswerts DIG(k) zwangsweise auf "0" gesetzt.
Wenn in SCHRITT 24-16 DIG(k – 1) ≥ 0 (im Wesentlichen DIG(k – 1) = 0), dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-18 den Wert des FIRE-Modus-Ausführungs-Ein/Aus-Flags f/fireon. Wenn f/fireon = 1 (der FIRE-Modus wird unterbrochen), dann setzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-19 den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus auf "0", wonach die Steuerung zu der in 22 gezeigten Unterroutine zurückkehrt.
Wenn der FIRE-Modus unterbrochen ist (f/fireon = 1 und f/fpause = 1), wird der Wert des Integralwerts Σσ2 der Umschaltfunktion σ2 als der Wert unmittelbar vor der Unterbrechung des FIRE-Modus gehalten.
Wenn in SCHRITT 24-18 f/fireon = 0, d. h. wenn der FIRE-Modus beendet wird, dann setzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 24-20 die Werte des FIRE-Unterbrechungsflags f/fpause und des Drehzahl-F/B-Ausführungs-Ein/Aus-Flags f/nefb auf "0" und initialisiert den Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG(k), den Wert der Umschaltfunktion σ2 und von dessen Integralwert Σσ2, den Wert der äquivalenten Regeleingabe DIGeq, den Wert der Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und den Wert der adaptiven Vorschrifteingabe DIGadp auf "0". Danach kehrt die Steuerung zu der in 22 gezeigten Unterroutine zurück.
Nachdem in 22 der Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG in SCHRITT 22-2 bestimmt worden ist, addiert das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-3 den in SCHRITT 22-2 bestimmten Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG zu dem in SCHRITT 22-1 bestimmten Basisbefehlswert igbase, um hierdurch einen Befehlswert iglog für die Zündzeit in dem gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen.
Dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-4 den Verzögerungsgrenzwert IGLGG für die Zündzeit und den Schwellenwert IGX, der ein wenig weiter vorverlagert ist als der Verzögerungsgrenzwert IGLGG, wie in 12 gezeigt, in Bezug auf den zündzeitabhängigen Korrekturprozess, der durch das Ansaugluftmengensteuermittel 25 ausgeführt wird.
Der Verzögerungsgrenzwert IGLGG für die Zündzeit wird aus der Motortempe ratur Tw auf der Basis einer Datentabelle (nicht gezeigt) derart bestimmt, dass der Verbrennungsmotor 1 mit einer weiter vorverlagerten Zündung als dem Verzögerungsgrenzwert IGLGG normal arbeiten kann. Der Schwellenwert IGX wird auf einen Wert gesetzt, der die Summe des Verzögerungsgrenzwerts IGLGG und eines vorbestimmten Werts (konstanten Werts) ist, d. h. auf einen Wert, der um einen vorbestimmten Wert weiter vorverlagert ist als der Verzögerungsgrenzwert IGLGG. Der Verzögerungsgrenzwert IGLGG ist ein konstanter Wert, insofern die Motortemperatur Tw in einem normalen Temperaturbereich liegt, wird jedoch weiter vorverlagert als der normale Temperaturbereich, insofern die Motortemperatur Tw in einem ziemlich niedrigen Temperaturbereich liegt.
Nachdem der Verzögerungsgrenzwert IGLGG für die Zündzeit und der Schwellenwert IGX bestimmt worden sind, vergleicht das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-5 den in SCHRITT 22-3 bestimmten Befehlswert iglog mit dem Schwellenwert IGX. Wenn der Befehlswert iglog gleich oder weiter vorverlagert ist als der Schwellenwert IGX (iglog ≥ IGX), dann setzt, da der zündzeitabhängige Korrekturprozess nicht ausgeführt wird, das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-6 den Wert des Zündzeitbestimmungsflags f/dec (siehe in 15 gezeigter SCHRITT 15-7) auf "0", wonach die Steuerung zu SCHRITT 22-11 weitergeht.
Wenn in SCHRITT 22-5 iglog < IGX, setzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-7 den Wert des Zündzeitbestimmungsflags f/dec auf "1", um den zündzeitabhängigen Korrekturprozess auszuführen. Dann bestimmt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT-22-8 den Wert des Lern-Rechenendeflags f/flrnend relativ zu dem Lern-Berechnungsprozess, der durch den Ansaugluftmengensteuerprozess 25 ausgeführt wird. Nur wenn f/flrnend = 0, hält das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-9 den gegenwärtigen Wert der FIRE-Ablaufzeit t/fire als den Wert des Lern-Ende-Zeitparameters t/kil. Dann setzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-10 den Wert des Lern-Rechenendeflags f/flrnend auf "1", um die Berechnung des Basislern-Korrekturkoeffizienten vpskisld zu be enden.
Dann vergleicht das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-11 den in SCHRITT 22-3 bestimmten Befehlswert iglog mit dem in SCHRITT 22-4 bestimmten Verzögerungsgrenzwert IGLGG. Wenn iglog ≥ IGLGG, d. h. wenn der Befehlsert iglog innerhalb des Verzögerungsgrenzwerts IGLGG fällt, dann kehrt die Steuerung zu der in 4 gezeigten Hauptroutine zurück.
Wenn iglog < IGLGG, d. h. wenn der in SCHRITT 22-3 bestimmte Befehlswert iglog weiter verzögert ist als der Verzögerungsgrenzwert IGLGG, dann setzt das Zündzeitsteuermittel 26 in SCHRITT 22-12 den Befehlswert iglog zwangsweise auf den Verzögerungsgrenzwert IGLGG. Das Zündzeitsteuermittel 26 hält in SCHRITT 22-13 den Integralwert Σσ2 der Umschaltfunktion σ2 zwangsweise als den Wert, der in dem Steuerzyklus unmittelbar vor iglog < IGLGG bestimmt ist. Danach kehrt die Steuerung zu der in 4 gezeigten Hauptroutine zurück. Der Integralwert Σσ2 wird gehalten, weil dann, wenn die Berechnung des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG durch den Prozess in SCHRITT 23-12 mit dem Befehlswert iglog für die zwangsweise auf den Grenzwert IGLGG gesetzte Zündzeit fortgesetzt würde, der Integralwert Σσ2 der Umschaltfunktion σ2 und daher der Wert (Absolutwert) der adaptiven Vorschrifteingabe DIGadp übermäßig groß werden würde.
Der oben in Bezug auf die 19 bis 24 beschriebene Prozess ist ein detaillierter Prozess zum Erzeugen des Befehlswerts iglog für die Zündzeit im in 4 gezeigten SCHRITT 4-6. Der so erzeugte Befehlswert iglog wird zu der Zündeinheit 21 gegeben, die die Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 gemäß dem gegebenen Befehlswert iglog steuert.
Gemäß dem Betrieb des oben beschriebenen Systems wird in dem FIRE-Modus die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge auf einen höheren Pegel angehoben als im normalen Leerlaufmodus, indem die Bypassöffnung gesteuert wird. Gleichzeitig hiermit steuert der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess die Zündzeit zur Verzögerung hin, um die Drehzahl Ne zu der vorbestimmten Solldrehzahl ne/fire zu konvergieren (schließlich der Leerlaufdrehzahl NOBJ). Daher wird die Wärmeenergiemenge, die dem katalytischen Wandler 3 durch die Abgase gegeben wird, die durch den Verbrennungsmotor 1 bei der Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs erzeugt werden, größer gemacht als im normalen Leerlaufmodus, so dass es möglich ist, die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 schnell anzuheben und diesen zu aktivieren, und gleichzeitig die Drehzahl Ne, die tendenziell aufgrund der erhöhten Ansaugluftmenge zunimmt, auf einem angemessenen Pegel zu halten.
In Bezug auf die Zunahme der Ansaugluftmenge wird der Befehlswert für die Bypassöffnung durch den Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess unter Verwendung des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses korrigiert, um die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre, die dem Integralwert der Wärmeenergiemenge entspricht, die von einem Moment zum anderen dem katalytischen Wandler 3 tatsächlich zugeführt wird, nachdem die Ansaugluftmenge zuzunehmen begonnen hat, auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd, die dem Sollintegralwert der Wärmeenergiemenge entspricht, die dem katalytischen Wandler 3 tatsächlich gegeben wird, zu konvergieren.
Wenn zum Beispiel, wie in dem mittleren Diagrammabschnitt von 25 gezeigt, die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre einem Fehler (Einlassdifferenz Eq) in Bezug auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd unterliegt, die in Abhängigkeit von dem Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 bestimmt wird, wegen einer Veränderung in der Ansaugluftmenge aufgrund struktureller Faktoren, wird der Öffnungsbefehl θ (der Befehlswert für die Bypassöffnung) um die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld in Bezug auf den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 korrigiert, wie in dem oberen Diagrammabschnitt von 25 gezeigt. Die Korrektur des Öffnungsbefehls θ ist in der Lage, die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre auf die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zu konvergieren, wie in dem mittleren Diagrammabschnitt von 5 gezeigt, und daher zu bewirken, dass der Integralwert der Wärmeenergiemenge, die dem katalytischen Wandler 3 tatsächlich zugeführt wird, deren Sollwert folgt. Auf diese Weise können Änderungen in der Ansaugluftmenge aufgrund struktureller Faktoren kompensiert werden, und daher können Änderungen in dem Muster, in dem die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 aufgrund struktureller Faktoren zunimmt, eliminiert werden.
In dieser Ausführung wird ferner der Öffnungsbefehl θ anhand von Multiplikation mit dem Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizienten kpa und dem Atmosphärentemperatur-Korrekturkoeffizienten kta korrigiert, die durch den Atmosphärenzustands-Korrekturprozess bestimmt werden. Insbesondere wird, wenn der Atmosphärendruck Pa niedriger ist, der Öffnungsbefehl θ zur größeren Seite hin korrigiert, und wenn die Atmosphärentemperatur höher wird, wird der Öffnungsbefehl θ zur größeren Seite hin korrigiert. Auf diese Weise können Veränderungen der Ansaugluftmenge aufgrund atmosphärischer Bedingungen kompensiert werden, und daher können Veränderungen in dem Muster, mit dem die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 aufgrund der atmosphärischen Bedingungen zunimmt, eliminiert werden.
Im Ergebnis kann das Muster des Temperaturanstiegs des katalytischen Wandlers 3 in dem FIRE-Modus mit einem gewünschten Muster in Übereinstimmung gebracht werden (wenn in dieser Ausführung während des FIRE-Modus die Motortemperatur Tw und die Schaltstellung des Automatikgetriebes konstant sind, dann wird das Muster des Temperaturanstiegs des katalytischen Wandlers 3 in jedem FIRE-Modus im Wesentlichen gleich, außer dann, wenn der FIRE-Modus unterbrochen wird), und kann in dem FIRE-Modus die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zuverlässig angehoben und dieser aktiviert werden.
Da der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0, die Sollansaugluftmenge gair/cmd und die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd so etabliert sind, dass sie beim Start des Verbrennungsmotors 1 von der Motortemperatur Tw abhängig sind, was dem Temperaturstatus des katalytischen Wandlers 3 beim Start des Verbrennungsmotors 1 entspricht (grundlegend sind, wenn die Motortemperatur Tw höher wird, die Sollansaugluftmenge gair/cmd und die Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd kleiner), kann die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 in einer derartigen Weise angehoben und dieser aktiviert werden, dass dies zu dem Temperaturstatus des katalytischen Wandlers 3 beim Start des Verbrennungsmotors 1 passt. Insbesondere ist das Muster des Temperaturanstiegs des katalytischen Wandlers 3 in dem FIRE-Modus (der zeitahängige Zunahmegrad der Temperatur) von dem Temperaturstatus des katalytischen Wandlers 3 beim Start des Verbrennungsmotors 1 abhängig, und der letztendliche Temperaturstatus des katalytischen Wandlers 3 in dem FIRE-Modus kann für die Aktivierung des katalytischen Wandlers 3 optimal gemacht werden.
Die durch den Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 definierte Sollansaugluftintegralmenge quair/cmd wird derart etabliert, dass die in die Brennkammer 4 gesaugte Ansaugluftmenge, die in jedem Steuerzyklus davon abhängig ist, d. h. die Sollansaugluftmenge gair/cmd, allmählich reduziert wird, nachdem die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert t2 erreicht hat (siehe 7), d. h. nachdem der Verbrennungsmotor 1 um ein gewisses Ausmaß warm geworden ist. Auch wenn daher die Reibung verschiedener Komponenten des Verbrennungsmotors 1 reduziert wird, wenn der Verbrennungsmotor warm wird, wird verhindert, dass die Drehzahl Ne tendenziell zunimmt. Im Ergebnis wird verhindert, dass die Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 durch den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess zu stark verzögert wird.
Wenn ferner der Befehlswert iglog für die in dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess bestimmte Zündzeit den Schwellenwert IGX in der Nähe des Verzögerungsgrenzwerts IGLGG für die Zündzeit überschreitet, wird der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess unterbrochen und wird der Öffnungsbefehl θ in vorwärts koppelnder Weise durch den zündzeitabhängigen Korrek turprozess reduziert. Selbst wenn daher die Reibung des Verbrennungsmotors 1 stärker als erwartet absinkt oder schnell absinkt, besteht die Möglichkeit, eine Zunahmetendenz der Drehzahl Ne zu reduzieren und zu verhindern, dass die Zündzeit zu stark verzögert wird, bis sie den Verzögerungswert IGLGG erreichen würde.
In der vorliegenden Ausführung verwendet der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess den Gleitmodusregelprozess, der weniger empfindlich auf Störungen und Fehler bei der Modellbildung des zu regelnden Modells ist, insbesondere den adaptiven Gleitmodusregelprozess (den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess), der die adaptive Vorschrift benutzt, um Störungseffekte etc. so weit wie möglich zu eliminieren, um die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre hoch stabil zu der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zu konvergieren und daher den Integralwert der dem katalytischen Wandler 3 gegebenen Wärmeenergiemenge auf deren Sollwert zu konvergieren. Infolgedessen kann die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zuverlässiger erhöht und dieser aktiviert werden.
In dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess des Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozesses wird das zu regelnde Objekt hierdurch als ein System betrachtet, um die Ansaugluftintegralmenge Qa aus dem Öffnungsbefehl θ zu erzeugen, und wird durch ein Diskretes-System-Modell (ein einlassseitiges geregeltes Modell) ausgedrückt. Daher kann der Algorithmus des adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozesses einfacher und für Computerverarbeitung besser geeignet aufgebaut werden, als wenn das zu regelnde Objekt durch ein Kontinuierliches-System-Modell ausgedrückt werden würde.
Weil das durch den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess zu regelnde Objekt als Diskretes-System-Modell ausgedrückt ist, kann die in dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess verwendete Umschaltfunktion σ1 unter Verwendung von Zeitseriendaten nur der Einlassdifferenz Eq aufgebaut werden, ohne die Änderungsrate der Einlassdifferenz Eq zu benutzen. Im Ergebnis kann die Zuverlässigkeit des Werts der Umschaltfunktion σ1, die zur Bestimmung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld erforderlich ist, erhöht werden, und daher kann die Zuverlässigkeit des adaptiven Einlass-SLD-Regelprozesses erhöht werden.
In dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess kann, durch Weglassen des Rückkopplungsterms θeq/fb der äquivalenten Regeleingabe θeq und Anwenden des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 entsprechend dem vorwärts koppelnden Term θeq/ff als die äquivalente Regeleingabe θeq in dieser Ausführung, die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld durch einen einfachen Algorithmus bestimmt werden, ohne die Modellparameter a1, a2, b1 des zu regelnden Modells zu verwenden (des einlassgeregelten Modells).
Während die SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld unter Verwendung der Modellparameter a1, a2, b1 bestimmt werden, können, da das durch den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess zu regelnde Modell durch ein diskretes System aufgebaut wird, die Werte der Modellparameter a1, a2, b1 unter Verwendung eines bekannten IdentifikationsAlgorithmus akkurat identifiziert werden.
In dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess werden, wie in dem mittleren Diagrammabschnitt von 25 gezeigt, bis die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 abgelaufen ist, die Werte der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre und der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zwangsweise auf "0" gehalten werden, und wird auch der Wert der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld auf "0" gehalten.
Daher wird unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess nicht ausgeführt, während die SLD-Korrekturgrenzzeit TISLDLMT abgelaufen ist, und wird die Bypassöffnung in vorwärts koppelnder Weise primär auf der Basis des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 gesteuert (genauer gesagt, dem Wert, der durch Multiplizieren des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 mit dem Atmosphärendruck-Korrekturkoeffizienten kpa, dem Atmosphärentemperatur-Korrekturkoeffizienten kta und dem Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn erzeugt ist (siehe oberen Diagrammabschnitt von 25)).
Dementsprechend wird unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 die Ansaugluftmenge glattgängig in dem gleichen Muster erhöht wie das Muster der Zunahme des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0, mit dem Ergebnis, dass der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors 1 unmittelbar nach dessen Start glattgängig initialisiert wird, um hierdurch einen guten Emissionszustand des Verbrennungsmotors 1 zu ereichen.
Um den Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess tatsächlich zu starten, wird der Wert des Pols pole/i relativ zu dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess von "–1" allmählich erhöht (|pole/i| wird allmählich reduziert), bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert TPOLEX erreicht, wie in einem unteren Diagrammabschnitt von 25 gezeigt, so dass die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq kleiner gemacht wird, bis die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert TPOLEX erreicht, also nachdem die FIRE-Ablaufzeit t/fire den vorbestimmten Wert TPOLEX erreicht hat.
Infolgedessen wird, wenn der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess gestartet wird, verhindert, dass der Öffnungsbefehl θ und daher die Ansaugluftmenge sich abrupt und stark verändert, so dass die Stabilität des Verbrennungszustands des Verbrennungsmotors 1 in einer Anfangsstufe nach dessen Start beibehalten werden kann, während ein guter Emissionszustand des Verbrennungsmotors erreicht wird.
In dieser Ausführung wird ferner gemäß dem Lern-Korrekturprozess die von dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess erzeugte SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld erlernt, und der Lern-Korrekturkoeffizient kilearn (grundlegend der Basislern-Korrekturkoeffizient vpskisld), der auf dem Wert des Verhältnisses der integrierten Einlass-SLD-Korrekturgröße qair/sld beruht, die durch Integrieren der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld in dem FIRE-Modus erzeugt ist, zu der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd bestimmt. Für einen nächsten FIRE-Modus wird der Öffnungsbefehl θ korrigiert, durch Multiplikation mit dem Lern-Korrekturkoeffizienten kilearn in vorwärts koppelnder Weise in der vollen Dauer des FIRE-Modus, so dass eine etwaige Korrektur des Öffnungsbefehls θ in jedem Steuerzyklus auf der Basis der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld in dem FIRE-Modus auf einem Minimum gehalten werden kann. Im Ergebnis wird, selbst wenn sich die Ansaugluftmenge aufgrund struktureller Faktoren stark verändert, verhindert, dass das Muster zeitabhängiger Änderungen der Ansaugluftmenge stark von dem Muster des Standard-Öffnungsbefehlswerts θ0 abweicht, und der Verbrennungsmotor 1 kann stabil betrieben werden, ohne die Verbrennungs- und Emissionszustände des Verbrennungsmotors 1 zu beeinträchtigen.
Selbst wenn in dieser Ausführung durch Niederdrücken des Gaspedals in dem FIRE-Modus das Fahrzeug angetrieben oder der Verbrennungsmotor 1 hochgedreht wird, und der Verbrennungsmotor 1 in einem anderen Modus als dem Leerlaufmodus arbeitet, was zur Unterbrechung des FIRE-Modus führt, wird die Bypassöffnung gesteuert, um die Ansaugluftmenge zu erhöhen (der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess wird unterbrochen), und wird die Berechnung der vorhergesagten integrierten Ansaugluftmenge qair/pre und der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd fortgesetzt. Nachdem die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben ist, wird der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess wieder aufgenommen und wird der Öffnungsbefehl θ korrigiert, um die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre zu der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd zu konvergieren. Wenn daher während des FIRE-Modus der Verbrennungsmotor 1 in einem anderen Modus als dem Leerlaufmodus arbeitet, was zu einer Unterbrechung des FIRE-Modus führt, kann innerhalb der FIRE-Modus-Grenzzeit TFIRELMT die Temperatur des katalytischen Wandlers 3 zuverlässig angehoben und dieser aktiviert werden.
In Bezug auf den Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess verwendet dessen Rückkopplung-Regelprozess den adaptiven Gleitmodusregelprozess (den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess), wie beim Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess, um herdurch die Stabilität der Konversion der Drehzahl Ne zu der Solldrehzahl ne/fire hin zu erhöhen.
Hierbei wird, auf der Basis der reaktionsbezeichnenden Charakteristiken des adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozesses, der ein reaktionsbezeichnender Regelprozess ist, der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl, der als normaler Wert für den Pol pole/ig (= s4/s3) etabliert wird, der die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En (= Ne – ne/fire) definiert, variabel bestimmt, derart, dass dann, wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit, die zur Steuerung der Drehzahl Ne geregelt wird, weiter verzögert wird, die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En reduziert wird. Allgemein ist, wenn die Zündzeit weiter verzögert wird, eine Änderung in der Drehzahl Ne in Bezug auf eine Änderung in der Zündzeit größer. Unter dieser Bedingung wird der Wert des Pols pole/ig so etabliert, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu reduzieren, um hierdurch die Änderung in dem Befehlswert iglog zu unterdrücken, der durch den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess bestimmt ist, um zu verhindern, dass sich die Drehzahl Ne in Bezug auf die Solldrehzahl ne/fire abrupt ändert. Wenn die Zündzeit vorverlagert wird, wird der Wert des Pols pole/ig so etabliert, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu erhöhen, um hierdurch zu ermöglichen, dass die Drehzahl Ne der Solldrehzahl ne/fire schnell folgt. Demzufolge kann der Prozess der Regelung der Drehzahl Ne auf die Solldrehzahl ne/fire schnell und stabil durchgeführt werden.
In einem Anfangszustand unmittelbar nach dem Start des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses, d. h. bis die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb den vorbestimmten Wert T/NFBX erreicht, wird der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl korrigiert durch Multiplikation mit dem zeitabhängigen Korrekturkoeffizienten kigt zur Bestimmung des Pols pole/ig, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu reduzieren. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich die Drehzahl Ne unmittelbar nach dem Start des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses abrupt ändert, so dass verhindert wird, dass der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors 1 beeinträchtigt wird.
Wenn in der vorliegenden Ausführung der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess wieder aufgenommen wird, nachdem die Unterbrechung des FIRE-Modus aufgehoben ist, wird der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl korrigiert durch Multiplikation mit dem drehzahlabhängigen korrigierten Korrekturkoeffizienten kignef zur Bestimmung des Pols pole/ig, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu reduzieren, wenn die Drehzahl Ne viel höher ist als die Solldrehzahl ne/fire. Auf diese Weise wird, weil bei der Wiederaufnahme des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses die Drehzahl Ne viel höher ist als die Solldrehzahl ne/fire, verhindert, dass der Befehlswert iglog für die Zündzeit in Abhängigkeit von der großen Drehzahldifferenz En abrupt verzögert wird, und der Verbrennungsmotor 1 kann stabil arbeiten.
Ferner wird der Absolutwert des Pols pole/i zum Definieren der Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq relativ zu dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess so etabliert, dass er größer ist als der Absolutwert des Pols pole/iq, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En relativ zu dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess zu definieren (siehe den in 17 gezeigten Prozess in SCHRITT 17-7, SCHRITT 17-8). Anders ausgedrückt, der Pol pole/ig wird auf einen derartigen Wert gesetzt, dass die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En höher ist als die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq. Demzufolge wird verhindert, dass sich der Rückkopplungs-Regelprozess zum Konvergieren der Drehzahl Ne auf die Solldrehzahl ne/fire gemäß dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess und der Rückkopplungs-Regelprozess zum Konvergieren der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre zu der Sollansaugluftintegral menge qair/cmd gemäß dem Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess gegenseitig stören, um hierdurch die Drehzahl Ne stabil auf die Solldrehzahl ne/fire regeln zu können.
In dem adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess, der in dem Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess verwendet wird, wird das hierdurch zu regelnde Objekt als ein System zum Generieren der Differenzdrehzahl DNE entsprechend der Drehzahl Ne von dem Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG entsprechend dem Befehlswert iglog für die Zündzeit betrachtet, und wird durch ein Diskretes-System-Modell (drehzahlgeregeltes Modell) ausgedrückt. Daher kann der Algorithmus des adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozesses zur Computerverarbeitung einfach und geeignet aufgebaut werden.
Weil das durch den adaptiven SLD-Regelprozess zu regelnde Objekt als Diskretes-System-Modell ausgedrückt wird, kann die Umschaltfunktion σ2 unter Verwendung von Zeitseriendaten nur der Einlassdifferenz Eq aufgebaut werden, ohne die Änderungsrate der Drehzahldifferenz En zu verwenden, wie in dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess. Im Ergebnis kann die Zuverlässigkeit des Werts der Umschaltfunktion σ2, der zur Bestimmung des Zündzeitdifferenz-Befehlswerts DIG erforderlich ist, erhöht werden, und daher kann die Zuverlässigkeit des adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozesses erhöht werden.
Während in der dargestellten Ausführung das Bypassventil 7 als Strömungssteuerventil verwendet wird, um die in dem FIRE-Modus in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge zu erhöhen, kann die Ansaugluftmenge auch durch Steuern der Öffnung des Drosselventils 5 erhöht werden.
Während in der dargestellten Ausführung die in die Brennkammer 4 eingeführte Ansaugluftmenge (die vorhergesagte Ansaugluftmenge gair/pre) aus dem Ansaugdruck Pb vorhergesagt wird, kann die Ansaugluftmenge auch direkt durch einen Luftströmungssensor oder dgl. erfasst werden.
In der dargestellten Ausführung wird der adaptive Gleitmodusregelprozess als der reaktionsbezeichnende Regelprozess des Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozesses angewendet. Jedoch kann auch ein normaler Gleitmodusregelprozess ohne die adaptive Vorschrift angewendet werden. Darüber hinaus kann die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En in der gleichen Weise wie in der Ausführung beschrieben unter Verwendung eines ILQ-Regelprozesses (eines reaktionsbezeichnenden Optimal-Regelprozesses) bezeichnet werden. Ferner ist der Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess nicht auf den reaktionsbezeichnenden Regelprozess beschränkt, sondern kann mittels eines PI-Regelprozesses, eines Optimalreglers, eines H∞-Regelprozesses oder dgl. ausgeführt werden.
Das durch den Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess zu regelnde Objekt wird in der dargestellten Ausführung durch ein Diskretes-System-Modell ausgedrückt. Jedoch kann es auch durch ein Kontinuierliches-System-Modell ausgedrückt werden.
In der dargestellten Ausführung wird das Objekt, das durch den Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess zu regeln ist, durch ein sekundäres autoregressives Modell (Diskretes-System-Modell) ausgedrückt. Jedoch kann es auch durch ein autoregressives Modell höherer Ordnung ausgedrückt werden. In diesem Fall muss die Umschaltfunktion, die für den Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozess erforderlich ist, zum Beispiel als lineare Funktion von drei oder mehr Zeitseriendaten der Einlassdifferenz Eq etabliert werden. Auch mit einem solchen Schema kann die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq durch Werte von Koeffizientenparametern der Umschaltfunktion bezeichnet werden, wie in der dargestellten Ausführung. Dies gilt auch für den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess.
Nachfolgend wird kurz ein Prozess der Bezeichnung der Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq und der Drehzahldifferenz En in der gleichen Weise wie in der dergestellten Ausführung beschrieben, wenn das Objekt, das durch den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess oder den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess zu regeln ist, durch ein autoregressives Modell (Diskretes-System-Modell) dritter Ordnung ausgedrückt wird. In der folgenden Beschreibung werden der adaptive Einlass-SLD-Regelprozess und der adaptive Zündzeit-SLD-Regelprozess gemeinsam als "adaptiver SLD-Regelprozess" bezeichnet. Die Eingabe und Ausgabe eines durch den adaptiven SLD-Regelprozess zu regelnden Objekts werden als X, Y bezeichnet, ein Sollwert für die Ausgabe Y des zu regelnden Objekts, der eine Regelgröße des adaptiven SLD-Regelprozesses ist, wird als y bezeichnet, und die Differenz zwischen der Ausgabe Y und dem Sollwert y wird als E (= Y – y) bezeichnet. In Bezug auf den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess entsprechen die Eingabe X, die Ausgabe Y (Regelgröße), der Sollwert y und die Differenz E jeweils dem Öffnungsbefehl θ (Befehlswert für die Bypassöffnung), der vorhergesagten Ansaugluftintegralmenge qair/pre, der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd bzw. Einlassdifferenz Eq. In Bezug auf den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess entsprechen die Eingabe X, die Ausgabe Y (Regelgröße), der Sollwert y und die Differenz E jeweils dem Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG (= iglog – igbase), der Differenzdrehzahl DNE (Ne – NOBJ), der Solldifferenzdrehzahl dne (ne/fire – NOBJ) bzw. der Drehzahldifferenz En (= Ne – ne/fire).
Das durch den adaptiven SLD-Regelprozess zu regelnde Objekt wird z. B. durch ein autoregressives Modell dritter Ordnung gemäß der folgenden Gleichung (52) ausgedrückt, d. h. ein Diskretes-System-Modell, in dem die Ausgabe Y des zu regelnden Objekts in jedem Steuerzyklus durch eine Ausgabe Y des zu regelnden Objekts bis zu drei vorausgehende Steuerzyklen und eine Eingabe X des zu regelnden Objekts in einem vorausgehenden Steuerzyklus repräsentiert wird: Y(k + 1) = e1·Y(k) + e2·Y(k – 1) + e3·Y(k – 2) + f1·X(k) (52)
Eine in dem adaptiven SLD-Regelprozess verwendete Umschaltfunktion σ3 wird durch eine lineare Funktion von drei Zeitseriendaten E(k), E(k – 1), E(k – 2) der Differenz E (nachfolgend als "Regelgrößendifferenz E" bezeichnet) zwischen der Ausgabe Y (Regelgröße) und dem Sollwert y definiert, ausgedrückt durch die folgende Gleichung (53): σ3(k) = (Y(k) – y(k)) + s5·(Y(k – 1) – y(k – 1)) + s6·(Y(k - 2) – y(k – 2)) = E(k) + s5·E(k – 1) + s6·E(k – 2) (53)
In der Gleichung (52) repräsentieren e1 bis e3 und f1 Modellparameter, die die Verhaltenscharakteristiken des zu regelnden Objekts definieren. In der Gleichung (53) repräsentieren s5, s6 Koeffizientenparameter der Umschaltfunktion σ3. Der Kürze wegen wird der Koeffizient in Bezug auf die Regelgrößendifferenz En(k) auf "1" gesetzt.
Die Bedingung zum stabilen Konvergieren (Reduzieren) der Regelgrößendifferenz En auf "0", während der Wert der Umschaltfunktion σ3 auf "0" konvergiert wird, ist, dass die kennzeichnende Wurzel der folgenden Gleichung (54), in der Gleichung (53) erhalten als σ3 = 0, d. h. die charakteristischen Wurzeln λ1, λ2, die durch die folgende Gleichung (55) angegeben sind, in einem Einheitskreis einer komplexen Ebene liegen. E(k) = –s5·E(k – 1) – s6·E(k – 2) (54)
Eine Kombination der Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 der Umschaltfunktion σ3, die der obigen Bedingung genügt, ist eine Kombination der Werte der Koeffizientenparameter s5, s6, die durch Punkte in einer Fläche bestimmt werden, die auf einer in 26 gezeigten Koordinatenebene durch ein Dreieck A1A2A3 umgeben ist (einer Koordinatenebene, welche die Koeffizientenparameter s5, s6 als Komponeten aufweist). Wenn die Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 derart etabliert werden, dass der hierdurch bestimmte Punkt auf der in 26 gezeigten Koordinatenebene in dem Dreieck A1A2A3 liegt, dann ist es möglich, die Regelgrößendifferenz En stabil auf "0" zu konvergieren, während der Wert der Umschaltfunktion σ3 auf "0" konvergiert wird.
Um die Regelgrößendifferenz E in nicht schwingender Weise auf "0" zu konvergieren, können die Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 derart etabliert werden, dass ein Punkt auf der in 26 gezeigten Koordinatenebene in einer gepunkteten Fläche (nachfolgend als "Fläche A1A2A4" bezeichnet) innerhalb des Dreiecks A1A2A3 liegt. Eine Kurve A1A4, welche die obere Grenze der Fläche A1A2A4 definiert, ist eine parabolische Kurve, die durch die quadratische Funktion s6 = s5²/4 ausgedrückt ist. Ein Punkt A4 repräsentiert den Ursprung der Koordinatenebene.
Wenn die Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 derart gelegt werden, dass ein hierdurch bestimmter Punkt (s5, s6) innerhalb der Fläche A1A2A4 liegt, wird die Reduktionsrate der Regelgrößendifferenz E größer, wenn sich der Punkt (s5, s6) dem Ursprung A4 annähert, durch Ändern der Werte der Koeffizientenparameter s5, s6, um den Punkt (s5, s6) von der Seite A1A2 der Fläche A2A2A4 zu dem Ursprung A4 hin zu bewegen.
Wenn zum Beispiel die Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 verändert werden, um den Punkt (s5, s6) von dem Punkt A1 zu dem Ursprung A4 auf der Kurve (parabolischen Kurve) A1A4 zu bewegen (siehe Pfeil B1 in 26), nimmt die Reduktionsrate der Regelgrößendifferenz E kontinuerlich allmählich zu.
Wenn zum Beispiel, alternativ, die Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 verändert werden, um den Punkt (s5, s6) von der Seite A1A2 der Fläche A1A2A4 zu dem Ursprung A4 auf einer geraden Linie zu bewegen, der durch die Gleichung s6 = η·s5 (η > 0) ausgedrückt ist (siehe Pfeil B2 in 26), nimmt die Reduktionsrate der Regelgrößendifferenz E kontinuierlich allmählich zu.
In Bezug auf den adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess des Ansaugluftmengen-F/B-Regelkorrekturprozesses können, wie in der vorherigen Ausführung, die Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 verändert werden, um den Punkt (s5, s6) von einem Punkt innerhalb der Fläche A1A2A4 in der Nähe der Seite A1A2 zu dem Ursprung A4 zu bewegen, wenn die FIRE-Ablaufzeit t/fire zunimmt, um die Reduktionsrate der Einlassdifferenz Eq allmählich von einer niedrigen Rate in Abhängigkeit von der FIRE-Ablaufzeit t/fire in einer Anfangsstufe des FIRE-Modus zu erhöhen (unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1).
Zum variablen Einstellen der Koeffizientenparameter s5, s6 ist es bevorzugt, den Punkt (s5, s6) auf der Kurve (parabolische Kurve s6 = s5²/4) A1A4 oder auf der geraden Linie s6 = η·s5 zu bewegen. Wenn mit dieser Anordnung einer der Koeffizientenparameter s5, s6 in Abhängigkeit von der FIRE-Ablaufzeit t/fire etabliert wird, dann wird der Wert des anderen Koeffizientenparameters bestimmt, und daher ist es einfacher, die Koeffizientenparameter s5, s6 variabel einzustellen.
Insbesondere, wenn der Punkt (s5, s6) auf der Kurve (parabolischen Kurve s6 = s5²/4) A1A4 bewegt werden soll, werden Basiswerte der Koeffizientenparameter s5, s6 in Abhängigkeit von der FIRE-Ablaufzeit t/fire mit der gleichen Tendenz wie der Poltabellenwert pol/itbl (siehe 9) innerhalb eines Bereichs –2 < s5 < 0 bestimmt ("–2", "0" sind jeweilige obere und untere Grenzwerte des Koeffizi entenparameters s5 auf der Kurve A1A4 der Fläche A1A2A4). Dann wird der Koeffizientenparameter s6 aus dem Koeffizientenparameter s5 gemäß der Gleichung s6 = s5²/4 bestimmt. Die Koeffizientenparameter s5, s6 können auf ähnliche Weise etabliert werden, wenn der Punkt (s5, s6) auf der geraden Linie s6 = η·s5 bewegt wird.
In diesem Fall können die Reaching-Vorschrifteingabe θrch und die adaptive Vorschrifteingabe θadp, die zur Bestimmung der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld erforderlich sind, jeweils proportional zum Wert der Umschaltfunktion σ3 und dessen Integralwert gemacht werden. Anstelle der äquivalenten Regeleingabe θeq kann der Standard-Öffnungsbefehlswert θ0 verwendet werden.
In Bezug auf den adaptiven Zündzeit-SLD-Regelprozess des Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozesses können, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu reduzieren, wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter verzögert wird, die Werte der Koeffizientenparameter s5, s6 in Abhängigkeit von dem Befehlswert iglog für die Zündzeit variabel eingestellt werden, derart, dass sich der Punkt (s5, s6) innerhalb der Fläche A1A2A4 zu der Seite A1A2 hin (von dem Ursprung A4 weg) bewegt, wenn der Befehlswert iglog für die Zündzeit weiter verzögert wird. Die Koeffizientenparameter s5, s6 können ähnlich variabel eingestellt werden, um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu reduzieren, wenn die Drehzahldifferenz En größer ist (wenn die Drehzahl Ne viel höher ist als die Solldrehzahl ne/fire), und um die Reduktionsrate der Drehzahldifferenz En zu reduzieren, die Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb den vorbestimmten Wert T/NFBX erreicht, wenn der Zündzeitsteuerdrehzahl-F/B-Regelprozess durch die Aufhebung der Unterbrechung des FIRE-Modus reduziert wird.
In diesem Fall wird, wie in dem adaptiven Einlass-SLD-Regelprozess, zum variablen Einstellen der Koeffizientenparameter s5, s6 der Punkt (s5, s6) auf der Kurve (parabolischen Kurve s6 = s5²/4) A1A4 oder auf der geraden Linie s6 = η·s5 bewegt, um es hierdurch leichter zu machen, die Koeffizientenparameter s5, s6 variabel einzustellen.
Insbesondere, wenn der Punkt (s5, s6) auf der Kurve (parabolischen Kurve s6 = s5²/4) A1A4 bewegt werden soll, werden Basiswerte der Koeffizientenparameter s5, s6 in Abhängigkeit von dem Befehlswert iglog für die Zündzeit mit der gleichen Tendenz wie der zündzeitabhängige Polbasiswert pole/igtbl (siehe 20) innerhalb eines Bereichs –2 < s5 < 0 bestimmt ("–2", "0" sind jeweilige obere und untere Grenzwerte des Koeffizientenparameters s5 auf der Kurve A1A4 der Fläche A1A2A4). Der Basiswert des Koeffizientenparameters s5 wird mit einem Korrekturkoeffizient multipliziert, der in Abhängigkeit von der Drehzahl-F/B-Ablaufzeit Δt/nfb mit der gleichen Tendenz wie der zeitabhängige Korrekturkoeffizient kigt bestimmt wird, und einem Korrekturkoeffizienten, der in Abhängigkeit von der Drehzahl Ne mit der gleichen Tendenz wie der drehzahlabhängige Korrekturkoeffizient kigne (besonders bevorzugt, der drehzahlabhängige korrigierte Korrekturkoeffizient kignef) bestimmt wird, um einen Wert zu erzeugen, der als der Wert des Koeffizientenparameters s5 etabliert wird. Der Koeffizientenparameter s6 wird dann aus dem Koeffizientenparameter s5 gemäß der Gleichung s6 = s5²/4 bestimmt. Die Koeffizientenparameter s5, s6 können ähnlich etabliert werden, wenn der Punkt (s5, s6) auf der geraden Linie s6 = η·s5 bewegt wird.
Eine Gleichung zum Berechnen der äquivalenten Regeleingabe DIGeq, die zur Bestimmung des Zündzeitdifferenz-Befehlswert DIG erforderlich ist, kann aus einer Bedingung σ3(k + 1) = σ3(k) sowie der Gleichung (52) bestimmt werden. Die Reaching-Vorschrifteingabe DIGrch und die adaptive Vorschrifteingabe DIGadp können proportional zum Wert der Umschaltfunktion σ3 und dessen Integralwert gemacht werden, wie in der vorherigen Ausführung.
In der vorherigen Ausführung wird ein Integralwert der Ansaugluftmenge, die in jedem Steuerzyklus in die Brennkammer 4 eingeführt wird (die vorhergesagte Ansaugluftintegralmenge qair/pre), als die Daten verwendet, welche die dem katalytischen Wandler 3 zugeführte Wärmeenergiemenge repräsentieren. Jedoch kann auch die Ansaugluftmenge von Augenblick zu Augenblick (zum Beispiel die vorhergesagte Ansaugluftmenge gair/pre) als Daten verwendet werden, die die dem katalytischen Wandler 3 zugeführte Wärmeenergiemenge repräsentieren, und sie kann gemäß dem Gleitmodusregelprozess rückkoppelnd geregelt werden, so dass sie auf den Sollwert konvergiert wird (z. B. die Sollansaugluftmenge gair/cmd).
Ferner kann die Kraftstoffmenge, die von Augenblick zu Augenblick dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird, oder deren Integralwert oder die Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3 als Daten verwendet werden, welche die dem katalytischen Wandler 3 zugeführte Wärmeenergiemenge repräsentieren, und sie kann rückkoppelnd geregelt werden, so dass sie auf den Sollwert konvergiert wird.
Wenn der Integralwert der Kraftstoffmenge, die von Augenblick zu Augenblick (in jedem Steuerzyklus) dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird, als die Daten verwendet wird, die die Wärmeenergiemenge repräsentieren, dann können die Daten des Integralwerts der zugeführten Kraftstoffmenge erhalten werden, indem der Befehlswert in jedem Steuerzyklus für die zugeführte Kraftstoffmenge integriert wird. Alternativ kann die in jedem Steuerzyklus zugeführte Kraftstoffmenge aus der vorhergesagte Ansaugluftmenge gair/pre vorhergesagt und integriert werden, um die Daten des Integralwerts der zugeführten Kraftstoffmenge zu erhalten. Der Sollwert für den Integralwert der zugeführten Kraftstoffmenge kann aus der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd vorhergesagt werden. Wenn in diesem Fall der Gleitmodusregelprozess angewendet wird, um den Integralwert der zugeführten Kraftstoffmenge auf den Sollwert zu regeln, dann kann ein Algorithmus des Gleitmodusregelprozesses in der gleichen Weise wie bei dem adaptiven Ansaug-SLD-Regelprozess auf der Basis eines Modells (Diskreten-System-Modells) des zu regelnden Objekts aufgebaut werden, das durch eine Gleichung ähnlich der Gleichung (9) ausgedrückt wird, wo die integrierte Ansaugluftmenge Qa durch die Daten des Integralwerts der zugeführten Kraftstoffmenge ersetzt wird, sowie eine Umschaltfunktion, die durch eine gleichung ähnlich der Gleichung (10) ausgedrückt wird, wo die Einlassdifferenz Eq durch die Differenz zwischen dem Integralwert der zugeführten Kraftstoffmenge und dessen Sollwert ersetzt wird, um hierdurch eine Korrekturgröße (entsprechend der SLD-Öffnungs-Korrekturgröße i/sld) für den Öffnungsbefehl θ zu bestimmen, um den Integralwert der zugeführten Kraftstoffmenge auf deren Sollwert zu konvergieren.
Wenn die Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3 (insbesondere die Temperaturzunahme ab der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3 beim Start des Verbrennungsmotors 1) als die Daten verwendet wird, welche die Wärmemengenenergie repräsentieren, dann kann die Temperaturzunahme erhalten werden durch Erfassen der Temperatur des katalytischen Wandlers 3 in jedem Steuerzyklus und Subtrahieren der Anfangstemperatur des katalytischen Wandlers 3, die beim Start des Verbrennungsmotors 1 erfasst wird, von der erfassten Temperatur. Alternativ kann der Integralwert der Wärmeenergiemenge der Abgase, die von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben werden, aus der Ansaugluftintegralmenge qair/pre vorhergesagt werden (z. B. aus der Ansaugluftintegralmenge qair/pre vorhergesagt werden, unter der Annahme, dass der Integralwert der Wärmeenergiemenge der Abgase proportional zur Ansaugluftintegralmenge qair/pre ist), und die Temperaturzunahme T kann in jedem Steuerzyklus aus dem vorhergesagten Wert des Integralwerts der Wärmeenergiemenge der Abgase gemäß der folgenden Gleichung (56) vorhergesdagt werden: T(k) = ε·T(k – 1) + γ·Qx(k) (56)worin Qx den Integralwert der Wärmeenergiemenge repräsentiert, und ε, γ geeignete Koeffizienten repräsentieren. Gemäß der Gleichung (56) wird ein System zum Erzeugen der Temperaturzunahme T des katalytischen Wandlers 3 aus dem Integralwert Qx der Wärmeenergiemenge als ein System erster Ord nung behandelt und als Diskretes-System-Modell ausgedrückt.
Der Sollwert für die Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3 kann erhalten werden durch Vorhersagen des Sollwerts für den Integralwert der Wärmeenergiemenge der Abgase aus der Sollansaugluftintegralmenge qair/cmd, z. B. unter Verwendung des Sollwerts in Gleichung (56) (predicted?), und Berechnen der Gleichung (56). (Dann wird T in der Gleichung (56) der Sollwert für die Temperaturzunahme in jedem Steuerzyklus.)
Wenn der Gleitmodusregelprozess verwendet wird, um die Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3 auf den Sollwert zu regeln, dann kann ein Algorithmus zum Bestimmen einer Korrekturgröße (entsprechend der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld) für den Öffnungsbefehl θ zum Konvergieren des Integralwerts der zugeführten Kraftstoffmenge auf ihren Sollwert wie folgt aufgebaut werden:
Der Integralwert Qx(k) (= T(k) – ε·T(k – 1)/γ) der Wärmeenergiemenge der Abgase in der Gleichung (56) entspricht der integrierten Ansaugluftmenge Qa in der Gleichung (9) (einlassgeregeltes Modell). Wenn daher Qa(k + 1), Qa(k), Qa(k – 1) in der Gleichung (9) jeweils durch die Integralwerte Qx(k + 1) ersetzt werden (= T(k + 1) – ε·T(k))/γ), Qx(k) (= T(k) – ε·T(k – 1)/γ), Qx(k – 1) (= T(k – 1) – ε·T(k – 2)/y), und die resultierende Gleichung modifiziert wird, kann ein Diskretes-System-Modell des zu regelnden Objekts in Bezug auf die Temperaturzunahme gemäß der folgenden Gleichung (57) aufgebaut werden: T(k + 1) = g1·T(k) + g2·T(k – 1) + g3·T(k – 2) + h1·Θ(k) (57)wobei g1 bis g3 und h1 Modellparameter zum Definieren der Verhaltenseigenschaften des Modells des zu regelnden Objekts repräsentieren.
Da das durch die Gleichung (57) ausgedrückte Modell ein autoregressives Modell dritter Ordnung ist, kann eine Umschaltfunktion σ4 für den Gleitmodusregelprozess durch eine lineare Funktion aufgestellt werden, die als ihre Komponenten drei Zeitseriendaten Ex(k), Ex(k – 1), Ex(k – 2) der Differenz Ex(T – tx) zwischen der Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers 3 und deren Sollwert tx gemäß der folgenden Funktion (58) aufweist: σ4(k) = (T(k) – tx(k)) + s7·(T(k – 1) – tx(k – 1)) + s8·(T(k – 2) – tx(k – 2)) = Ex(k) + s7·Ex(k – 1) + s8·Ex(k – 2) (58)wobei s7, s8 Koeffizientenparameter der Umschaltfunktion σ4 repräsentieren. Der Koeffizient in Bezug auf die Differenz Ex(k) wird der Kürze wegen auf "1" gesetzt.
Wenn auf diese Weise das Modell des zu regelnden Objekts (das Diskrete-System-Modell) und die Umschaltfunktion σ4 etabliert werden, dann ist es möglich, einen Algorithmus zum Bestimmen einer Korrekturgröße (entsprechend der SLD-Öffnungskorrekturgröße i/sld) für den Öffnungsbefehl θ aufzubauen, um die Temperaturzunahme T des katalytischen Wandlers 3 auf deren Sollwert tx zu konvergieren, wie beim adaptiven Ansaug-SLD-Regelprozess, auf der Basis des obigen Modells und der Umschaltfunktion σ4. In der gleichen Wise wie oben in Bezug auf das autoregressive Modell dritter Ordnung in Bezug auf Gi 26 beschrieben, kann die Reduktionsrate der Differenz Ex(k) auf der Basis der Koeffizientenparameter s7, s8 der Umschaltfunktion σ4 variabel etabliert werden.
Wenn in der obigen Ausführung das Luft/Kraftstoffverhältnis des in der Brennkammer 4 zu verbrennenden Luft/Kraftstoffgemischs konstant ist, dann wird die Integralmenge der Ansaugluft in jedem Steuerzyklus als Daten verwendet, welche die dem katalytischen Wandler 3 zugeführte Wärmeenergiemenge repräsentiert, da die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugte Wärmeenergiemenge (die Menge der Wärmeenergie der Abgase) und daher die dem katalytischen Wandler 3 zugeführte Wärmeenergiemenge im Wesentlichen proportio nal zu der in den Verbrennungsmotor 1 eingeführten Ansaugluftmenge ist. Insofern jedoch die von dem Verbrennungsmotor 1 erzeugte Wärmeenergiemenge in Abhängigkeit von der Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 leicht variiert, kann, wenn die Genauigkeit der Daten, welche die dem katalytischen Wandler 3 gegebene Wärmeenergiemenge repräsentieren, erhöht werden soll, der vorhergesagte oder erfasste Wert der Ansaugluftmenge von Moment zu Moment (in jedem Steuerzyklus) in Abhängigkeit von der Zündzeit von Moment zu Moment korrigiert werden und integriert werden, um Daten zu bekommen, welche die Wärmeenergiemenge repräsentieren. Wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs verändert werden muss, dann kann der vorhergesagte oder erfasste Wert der Ansaugluftmenge von Moment zu Moment (in jedem Steuerzyklus) in Abhängigkeit von dem Luft/Kraftstoffverhältnis von Moment zu Moment korrigiert und integriert werden, um Daten zu bekommen, die die Wärmeenergiemenge repräsentieren. Mit beliebiger Rate ist es möglich, diese Prozesse auszuführen, indem Datentabellen von Korrekturkoeffizienten vorbereitet werden, um den vorhergesagten oder erfassten Wert der Ansaugluftmenge in Abhängigkeit von der Zündzeit oder dem Luft/Kraftstoffverhältnis zu korrigieren.
Die obigen Korrekturprozesse zum Erlangen von Daten, welche die dem katalytischen Wandler 3 gegebene Wärmeenergiemenge repräsentieren, sind auch auf Fälle anwendbar, wo die zugeführte Kraftstoffmenge oder andere Parameter als die Daten verwendet werden, welche die Wärmeenergiemenge repräsentieren.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben worden sind, sollte es sich verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Es wird ersichtlich, dass zumindest in ihren bevorzugten Formen die vor liegende Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors aufzeigt, um die Temperatur eines mit dem Verbrennungsmotor kombinierten katalytischen Wandlers stabil und zuverlässig anzuheben und diesen zu aktivieren, unabhängig von Verhaltensänderungen und zeitabhängigen Eigenschaftsänderungen eines Strömungssteuerventils des Verbrennungsmotors, wenn die Ansaugluftmenge erhöht wird, wenn der Verbrennungsmotor leer läuft, nachdem er zu laufen begonnen hat.
Ferner gibt sie eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors an, um diesen unter guten Kraftstoffverbrennungszuständen glattgängig zu betreiben, wenn die Ansaugluftmenge zunimmt.

Claims

Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors, umfassend: ein Ansaugluftmengen-Steuermittel zum Erzeugen eines Befehlswerts für die Öffnung eines Strömungssteuerventils, das in einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors angeordnet ist, der Abgase durch einen katalytischen Wandler abgibt, um eine in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors eingeführte Ansaugluftmenge um eine vorbestimmte Menge zu vergrößern, die größer ist, wenn der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufmodus läuft, nachdem der Verbrennungsmotor zu laufen begonnen hat, als dann, wenn der Verbrennungsmotor in einem normalen Leerlaufmodus läuft, und Steuern/Regeln der Öffnung des Strömungssteuerventils auf der Basis des erzeugten Befehlswerts; und ein Zündzeit-Steuermittel zum Steuern/Regeln der Zündzeit des Verbrennungsmotors gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um die Zündzeit zur Verzögerung zu korrigieren, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf eine vorbestimmte Solldrehzahl zu konvergieren, während die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengen-Steuermittel vergrößert wird; wobei das Ansaugluftmengen-Steuermittel umfasst: ein Mittel zum sukzessiven Erfassen von Wärmemengendaten, welche die Wärmeenergiemenge repräsentieren, die durch in den katalytischen Wandler fließende Abgase tatsächlich zu dem katalytischen Wandler gegeben wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird; und ein Mittel zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um die erfassten Wärmemengendaten auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, der eine an den katalytischen Wandler zu gebende Wärmeenergiemenge repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst, um den Sollwert für die Wärmemengendaten auf einen Wert zu setzen, der von einem Temperaturstatus des katalytischen Wandlers abhängig ist, wenn der Verbrennungsmotor zu laufen beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst, um den Sollwert für die Wärmemengendaten derart zu setzen, dass die in die Brennkammer einzuführende Ansaugluftmenge auf der Basis des Sollwerts bei Ablauf einer ersten vorbestimmten Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge mit der Zeit allmählich reduziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst, um die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess zu begrenzen, bis eine zweite vorbestimmte Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge abläuft, und zum Bestimmen des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils in einer vorwärts koppelnden Weise, um die Ansaugluftmenge in einem vorbestimmten Muster zu vergrößern, das zumindest von der abgelaufenden Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge abhängig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst, um den Rückkopplungsregelprozess gemäß einem reaktionsbezeichnenden Regelprozess durchzuführen, der in der Lage ist, eine Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengendaten und dem Sollwert mit dem Wert eines in dem Rückkopplungsregelprozess benutzten vorbestimmten Parameters zu bezeichnen und den Wert des vorbestimmten Parameters in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Bedingung variabel zu etablieren.
Vorrichtung nach Anspruch 5, worin die vorbestimmte Bedingung zumindest die abgelaufene Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge beinhaltet, wobei das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel zum Etablieren des Werts des Parameters umfasst, um die Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengendaten und dem Sollwert kleiner zu machen, bis eine dritte vorbestimmte Zeit nach dem Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge abgelaufen ist, als nach Ablauf der dritten vorbestimmten Zeit.
Vorrichtung nach Anspruch 5, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel zum Etablieren des Werts des Parameters umfasst, um die Reduktionsrate der Differenz zwischen den Wärmemengendaten und dem Sollwert, die durch den reaktionsbezeichnenden Regelprozess bezeichnet wird, kleiner zu machen als eine Reduktionsrate der Differenz zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Solldrehzahl gemäß dem Rückkopplungsregelprozess des Zündzeit-Steuermittels.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, worin der reaktionsbezeichnende Regelprozess einen Gleitmodusregelprozess umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin der Gleitmodusregelprozess einen adaptiven Gleitmodusregelprozess umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin der Parameter einen Koeffizientenparameter einer linearen Umschaltfunktion zur Verwendung in dem Gleitmodusregelprozess umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die von dem Ansaugluftmengen-Steuermittel erfassten Wärmemengendaten Daten umfassen, welche einen Integralwert einer Wärmeenergiemenge von Augenblick zu Augenblick repräsentiert, die durch in den katalytischen Wandler fließende Abgase tatsächlich zu dem katalytischen Wandler gegeben wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst, um als die Wärmemengendaten einen Integralwert der Ansaugluftmenge zu verwenden, die tatsächlich in die Brennkammer eingeführt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, oder einen Integralwert der Kraftstoffmenge, die tatsächlich in die Brennkammer eingeführt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, oder eine Temperaturzunahme des katalytischen Wandlers, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel umfasst: ein Mittel zum Bestimmen eines Lernkorrekturwerts zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, nachdem der Verbrennungsmotor das nächste Mal gestartet worden ist, auf der Basis einer Korrekturgröße, um die der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils korrigiert wird und die in dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, sowie ein Mittel zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, jedes Mal, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet worden ist, in einer vorwärts koppelnden Weise, mit dem Lernkorrekturwert, der bestimmt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, nachdem der Verbrennungsmotor das vorherige Mal gestartet worden ist, und sukzessives Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils mit der in dem Rückkopplungsregelprozess erzeugten Korrekturgröße.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel umfasst: ein Mittel zum Bestimmen eines Lernkorrekturwerts zum Korrigieren des Befehlswerts für das Öffnen des Strömungssteuerventils, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, nachdem der Verbrennungsmotor das nächste Mal gestartet worden ist, auf der Basis einer Korrekturgröße, um die der Befehlswert für die Öffnung des Strömungssteuerventils korrigiert wird und die in dem Rückkopplungsregelprozess erzeugt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, sowie ein Mittel zum Korrigieren des Be fehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, jedes Mal, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet worden ist, in einer vorwärts koppelnden Weise, mit dem Lernkorrekturwert, der bestimmt wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, nachdem der Verbrennungsmotor das vorherige Mal gestartet worden ist, und sukzessives Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils mit der in dem Rückkopplungsregelprozess erzeugten Korrekturgröße.
Vorrichtung nach Anspruch 14, worin der Lernkorrekturwert einen Koeffizienten zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils durch Multiplikation des Befehlswerts umfasst, wobei das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst zum Bestimmen des Koeffizienten aus einem Verhältnis des Sollwerts für die Wärmemengendaten zu einem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess.
Vorrichtung nach Anspruch 15, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel ein Mittel umfasst zum Bestimmen des Koeffizienten aus einem Verhältnis des Sollwerts für die Wärmemengendaten zu einem Integralwert der Korrekturgröße des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess, nach Ablauf einer vierten vorbestimmten Zeit nach Korrekturbeginn des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel die Ansaugluftmenge vergrößert und das Zündzeit-Steuermittel die Zündzeit gemäß dem Rückkopplungsregelprozess nach Vergrößerungsbeginn der Ansaugluftmenge korrigiert, bis eine vorbestimmte Grenzzeit abläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, worin das Ansaugluftmengen-Steuermittel die Ansaugluftmenge vergrößert und das Zündzeit-Steuermittel die Zündzeit gemäß dem Rückkopplungsregelprozess nach Vergrößerungsbe ginn der Ansaugluftmenge korrigiert, bis eine vorbestimmte Grenzzeit abläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 18, worin dann, wenn der Verbrennungsmotor in einem anderen Modus als dem Leerlaufmodus laufen soll, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird, das Ansaugluftmengen-Steuermittel und das Zündzeit-Steuermittel die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess bzw. die Korrektur der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungsregelprozess unterbrechen, und wenn der Verbrennungsmotor anschließend den Betrieb in dem Leerlaufmodus wiederaufnimmt, bevor die vorbestimmte Grenzzeit abläuft, das Ansaugluftmengen-Steuermittel und das Zündzeit-Steuermittel die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess bzw. die Korrektur der Zündzeit gemäß dem Rückkopplungsregelprozess wiederaufnehmen, bis die vorbestimmte Grenzzeit abläuft, und das Ansaugluftmengen-Steuermittel fortlaufend die Wärmemengendaten erfasst, während die Korrektur des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß dem Rückkopplungsregelprozess unterbrochen ist.