DE102004030611B4

DE102004030611B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Regeln des Luftvolumens während des Leerlaufbetriebs

Info

Publication number: DE102004030611B4
Application number: DE102004030611.7A
Authority: DE
Inventors: Katsunori Ueda; Hideyuki Handa; Kenichi Nakamori
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: US6959691B2; JP4120495B2; JP2005016425A; DE102004030611A1; US20050022782A1

Abstract

Vorrichtung zum Regeln einer Ansaugluftmenge während eines Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors, mit: einer ersten Schätzeinrichtung (10; 100) zum Schätzen eines einer momentanen Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoments; einer zweiten Schätzeinrichtung (20; 200) zum Schätzen eines einer Differenz zwischen einer Ist-Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechenden Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags; einer dritten Schätzeinrichtung (30; 300) zum Schätzen eines Soll-Abgabedrehmoments auf einer Basis des von der ersten Schätzeinrichtung (10; 100) geschätzten Ist-Abgabedrehmoments und des von der zweiten Schätzeinrichtung (20; 200) geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrages, indem ein Produkt des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags mit einem Verstärkungsfaktor auf das geschätzte Ist-Abgabedrehmoment addiert wird, und wobei der Verstärkungsfaktor gemäß einem Verhältnis eines Druckes abstromseitig von einer Drosselklappe zu einem Druck anstromseitig von der Drosselklappe geschätzt wird; und einer Regelungseinrichtung (60) zum Regeln der Ansaugluftmenge mit einem Ansaugluftmengen-Einstellsystem (50) des Verbrennungsmotors zum Stellen einer Ansaugluftmenge, welche dem von der dritten Schätzeinrichtung (30; 300) geschätzten Soll-Abgabedrehmoment entspricht.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln eines Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors in der Weise, daß ein Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors eingestellt werden kann, um die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs zu stabilisieren.
Bei einer herkömmlichen Leerlauf-Drehzahlregelung eines Verbrennungsmotors, welcher hierin nachstehend als ”Motor” bezeichnet werden kann, eines Fahrzeugs oder dergleichen wird zum Stabilisieren der Motordrehzahl während eines Leerlaufbetriebs, damit der Motor unter Nullastbedingungen (mit anderen Worten, nur unter einer internen Belastung) läuft, ein Drosselklappenventil oder Nebenschlußventil (z. B. ein ISC-Ventil) betätigt, um ein Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors einzustellen. Bei der Durchführung der Leerlauf-Drehzahlregelung wird üblicherweise eine PID-Regelung angewendet, welche von der kombinierten Nutzung einer P-Korrektur proportional zu Differenzen ΔNe in der Motordrehzahl, einer D-Korrektur proportional zu Veränderungsraten dNe in der Motordrehzahl und einer I-Korrektur proportional zu einem Integral der Differenzen ΔNe Gebrauch macht. Diese PID-Regelung berechnet einen Drosselklappenöffnungs-Korrekturbetrag unter Verwendung der nachstehenden Grundgleichung. Drosselklappenöffnungs-Korrekturbetrag = Kp × ΔNe + Kd × dNe + Ki × Σ(ΔNe) wobei der Proportionalverstärkungsfaktor Kp, der Differentialverstärkungsfaktor Kd und der Integralverstärkungsfaktor Ki auf der Basis eines realen Motors abgestimmt werden.
Es ist jedoch schwierig, optimale Werte für die einzelnen Verstärkungsfaktoren Kp, Kd und Ki zu erzielen, da diese im allgemeinen als Ergebnis von Versuch und Fehler bei der Entwicklung des Verbrennungsmotors ermittelt werden. Ferner ist es nicht ersichtlich, wie diese Verstärkungsfaktoren Kp, Kd und Ki verändert werden sollten, wenn sich die Lastbedingung und Atmosphärenbedingungen verändern. Selbst wenn man versucht, eine Verstärkungsumschaltung oder Verstärkungsfaktorkennfeld-Austausche durchzuführen, ist es schwierig, angemessen diese Verstärkungsumschaltung oder Verstärkungsfaktorskennfeld-Austausche durchzuführen. Diese Probleme sind bei der Stabilisierung einer Leerlaufdrehzahl noch ungelöst.
Wie es beispielsweise durch die nachstehende Gleichung dargestellt wird, wurde in den letzten Jahren eine Technik entwickelt, um einen Drosselklappenöffnungs-Korrekturbetrag auf einer Basis eines Abgabedrehmomentes eines Verbrennungsmotors zu ermitteln. Drosselklappenöffnungsbetrag = f (Drehmomentkorrekturbetrag) wobei f ein Kennfeld ist und Drehmomentkorrekturbetrag = Kp × ΔNe + Kd × dNe + Ki × Σ(ΔNe)
Selbst in der vorstehend beschriebenen Technik wurden jedoch keine Verbesserungen bezüglich der Einstellung der einzelnen Verstärkungsfaktoren Kp, Kd und Ki erzielt, so daß es immer noch schwierig ist, die einzelnen Verstärkungsfaktoren Kp, Kd und Ki angemessen einzustellen.
Angesichts des Vorstehenden ist eine weitere Technik entwickelt worden (beispielsweise JP-A-7-197828 ). Gemäß dieser Technik wird ein Soll-Abgabedrehmoment geschätzt, indem eine an einen Verbrennungsmotor angelegte externe Belastung detektiert und dann ein Abgabedrehmoment, welches zum Antreiben der externen Belastung erforderlich ist, aus einem Kennfeld ausgelesen wird, in welchem den Motordrehzahlen und Drosselklappenöffnungen entsprechende Abgabedrehmomente gespeichert sind. Auf der Basis des Soll-Abgabedrehmomentes wird eine Soll-Drosselklappenöffnung wiederum aus dem vorstehend beschriebenen Kennfeld geschätzt.
Jedoch schätzt die Technik, wie beispielweise die in JP H07-197 828 A , eine Soll-Drosselklappenöffnung auf der Basis eines Kennfeldes, so daß kaum eine genaue Soll-Drosselklappenöffnung geschätzt werden kann, wenn sich die Belastungsbedingungen und die Atmosphärenbedingungen verändern, obwohl diese Technik frei von der Schwierigkeit ist, einen Verstärkungsfaktor einzustellen, der bis dahin ein ungelöstes Problem blieb.
Die deutsche Patenanmeldung DE 35 04 195 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Regelung der Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors und umfasst mehrere arithmetische Einrichtungen, mit denen die Regelung der Ansaugluftmenge bei unterschiedlichen vom Fahrer gewählten Betriebsarten berechnet wird.
Die JP H10-339 197 A beschreibt eine momentenorientierte Leerlaufregelung, bei der in Abhängigkeit von einem geschätzten Soll-Moment die Stellung einer Drosselklappe bzw. eines Leerlaufventils lastabhängig angesteuert wird.
Angesichts der vorstehend erwähnten Probleme hat die vorliegende Erfindung als Aufgabe die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Regeln eines Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs, um eine leichte und angemessene Einstellung eines Verstärkungsfaktors für die sicherere Stabilisierung einer Leerlaufdrehzahl zu ermöglichen.
Diese Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst werden.
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung insbesondere eine Vorrichtung zum Regeln eines Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors bereit. Die Vorrichtung weist eine erste Schätzeinrichtung zum Schätzen eines einem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoments; eine zweite Schätzeinrichtung zum Schätzen eines Abgabedrehmoment-(Korrelationswert)-Korrekturbetrags (der Ausdruck ”Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrag” bzw. Abgabedrehmoment-Korrekturebetrag, so wie er hierin verwendet wird, meint einen ”Korrekturbetrag für einen Abgabedrehmoment-Korrelationswert”), der einer Differenz zwischen einer Ist-Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht; eine dritte Schätzeinrichtung zum Schätzen eines Soll-Abgabedrehmoments auf einer Basis des von der ersten Schätzeinrichtung geschätzten Ist-Abgabedrehmoments und des von der zweiten Schätzeinrichtung geschätzten Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrages; und eine Regelungseinrichtung zum Regeln eines Ansaugluftvolumen-Einstellsystems des Verbrennungsmotors, um ein Ansaugluftvolumen zu erreichen, welches zu dem von der dritten Schätzeinrichtung geschätzten Soll-Abgabedrehmoment entspricht. Erfindungsgemäß wird ein Produkt des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags mit einem Verstärkungsfaktor auf das geschätzte Ist-Abgabedrehmoment addiert, wobei der Verstärkungsfaktor gemäß einem Verhältnis eines Druckes abstromseitig von einer Drosselklappe zu einem Druck anstromseitig von der Drosselklappe geschätzt wird
Der vorstehenden beschriebenen Vorrichtung zufolge wird das Luftvolumen auf der Basis des Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswertes während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors geregelt. Es ist daher möglich, sicher die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs zu stabilisieren.
Bevorzugt kann die Vorrichtung ferner eine Parameterumwandlungseinrichtung aufweisen, um den Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert, welcher von der dritten Schätzeinrichtung geschätzt worden ist, in einen dem Ansaugvolumen entsprechenden Wert umzuwandeln, der zu dem Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert äquivalent ist; und die Regelungseinrichtung kann das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um einen Wert zu erreichen, welcher durch die Parameterumwandlungseinrichtung erzielt worden ist und welcher dem zu dem Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert äquivalenten Ansaugluftvolumen entspricht.
Beispielsweise kann der von der ersten Schätzeinrichtung zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrelationswert ein Ist-Abgabedrehmoment sein, das dem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors entspricht; der der von der zweiten Schätzeinrichtung zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrag kann ein Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag sein, welcher der Differenz zwischen der Ist-Motordrehzahl und der Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht; die dritte Schätzeinrichtung kann eine Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung zum Schätzen eines Soll-Abgabedrehmomentes auf einer Basis des von der ersten Schätzeinrichtung geschätzten Ist-Abgabedrehmomentes und des von der zweiten Ausgabeeinrichtung geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags aufweisen; und die Regelungseinrichtung kann das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um ein Ansaugvolumen zu erreichen, das zu dem von der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung geschätzten Soll-Abgabedrehmoment äquivalent ist. Da das Luftvolumen auf der Basis des Soll-Abgabedrehmomentes während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors geregelt werden kann, ist es möglich, sicher die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs wie vorstehend erwähnt zu stabilisieren.
Bevorzugt kann die Vorrichtung ferner eine Parameterumwandlungseinrichtung aufweisen, um das Soll-Abgabedrehmoment, welches von der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung geschätzt worden ist, in eine zu dem Soll-Abgabedrehmoment äquivalente Drosselklappenöffnung umzuwandeln; und die Regelungseinrichtung kann das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um ein der Drosselklappenöffnung entsprechendes Ansaugluftvolumen zu erreichen, welches durch die Parameterumwandlungseinrichtung erzielt worden ist und welches zu dem Soll-Abgabedrehmoment äquivalent ist.
Bevorzugt kann das von der ersten Schätzeinrichtung zu schätzende Ist-Abgabedrehmoment als Eines geschätzt werden, das mit einer Verzögerung erster Ordnung variiert, welche einen Gesamtvolumen von Einlaßrohren in dem Verbrennungsmotor und einem Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor entspricht, bezogen auf ein auf der Basis einer derzeitigen Drosselklappenöffnung geschätztes Ansaugluftvolumen. Aufgrund dieses Merkmals kann das Ist-Abgabedrehmoment genauer geschätzt werden.
Der von der zweiten Schätzeinrichtung zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag, kann beispielsweise einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag auf der Basis einer Differenz zwischen einem der Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment und einem der Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment enthalten.
Als eine Alternative kann der von der zweiten Schätzeinrichtung zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag beispielsweise einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag enthalten, in welchem eine einer Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl entsprechende Rückstellkraft berücksichtigt wird.
Bevorzugt kann der von der zweiten Schätzeinrichtung zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag enthalten, in welchem eine einer Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl entsprechende Rückstellkraft berücksichtigt wird, und es wird bevorzugt, daß in der Rückstellkraft, eine einer Veränderung in der Motordrehzahl entsprechende Ansprechverzögerung berücksichtigt worden ist.
Der von der zweiten Schätzeinrichtung zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag kann beispielsweise einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag enthalten, der einer Geschwindigkeitsableitung entspricht, welche auf einer internen Trägheit des Verbrennungsmotors beruht.
Das von der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung zu schätzende Soll-Abgabedrehmoment kann beispielsweise geschätzt werden, indem ein Produkt des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags, welcher von der zweiten Schätzeinrichtung geschätzt worden ist, mit einem Verstärkungsfaktor auf das von der ersten Schätzeinrichtung geschätzte Ist-Abgabedrehmoment addiert wird. In dieser bevorzugten Ausführungsform kann das Soll-Abgabedrehmoment geschätzt werden, indem einfach nur das Ist-Abgabedrehmoment anschließend an die Multiplikation des Abgabedrehmoment-Korrekturwertes mit nur einem einzigen Verstärkungsfaktor K addiert wird. Demzufolge kann die Einstellung des Verstärkungsfaktors K erheblich im Vergleich zu derartigen herkömmlichen Techniken, wie sie vorstehend beschrieben wurden (nämlich denen, welche mehrere Verstärkungsfaktoren benötigen), erleichtert werden.
Bevorzugt kann das von der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung zu schätzende Soll-Abgabedrehmoment geschätzt werden, indem ein Produkt des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags, welcher von der zweiten Schätzeinrichtung geschätzt worden ist, mit einem Verstärkungsfaktor auf das von der ersten Schätzeinrichtung geschätzte Ist-Abgabedrehmoment addiert wird; und der in der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung verwendete Verstärkungsfaktor kann gemäß einem Verhältnis eines Druckes abstromseitig von einer Drosselklappe zu einem Druck anstromseitig von der Drosselklappe geschätzt werden. Selbst wenn sich die Lastbedingungen, Atmosphärenbedingungen oder dergleichen verändern, kann der Verstärkungsfaktor K auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit von derartigen Veränderungen eingestellt werden, was es möglich macht, eine optimale Soll-Abgabedrehmomententsprechung zu den Belastungsbedingungen und Atmosphärenbedingungen und ein Drosselklappenöffnungsäquivalent zu dem Soll-Abgabedrehmoment zu schätzen.
Bevorzugt kann der von der ersten Schätzeinrichtung zu schätzende Ist-Abgabedrehmoment-Korrekturwert eine zu einem dem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoment äquivalente Drosselklappenöffnung sein; der von der zweiten Schätzeinrichtung zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrag kann ein zu einem der Differenz zwischen der Ist-Motordrehzahl und der Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechenden Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalenter Drosselklappenöffnungs-Korrekturbetrag sein; die dritte Schätzeinrichtung kann eine Soll-Drosselklappenöffnungs-Schätzeinrichtung aufweisen, um eine Soll-Drosselklappenöffnung auf einer Basis einer zu dem von der ersten Schätzeinrichtung geschätzten Ist-Abgabedrehmoment äquivalenten Drosselklappenöffnung und dem zu dem von der zweiten Schätzeinrichtung geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalenten Drosselklappenöffnungs-Korrekturbetrag zu schätzen; und die Regelungseinrichtung kann das Ansaugvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um die von der Soll-Drosselklappenöffnungs-Schätzeinrichtung geschätzte Soll-Drosselklappenöffnung zu erreichen. Da die Luftmenge auf der Basis der Soll-Drosselklappenöffnung während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors geregelt wird, kann die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs sicher stabilisiert werden.
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Regeln eines Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors bereit. Das Verfahren weist einen ersten Schritt zum Schätzen eines einem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoment-Korrelationswertes; einen zweiten Schritt zum Schätzen eines einer Differenz zwischen einer Ist-Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechenden Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrags; einen dritten Schritt zum Schätzen eines Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswertes auf einer Basis des im ersten Schritt geschätzten Ist-Abgabedrehmoment-Korrelationswertes und des in dem zweiten Schritt geschätzten Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrages; und einen vierten Schritt zum Regeln eines Ansaugluftvolumen-Einstellsystems des Verbrennungsmotors auf, um ein Ansaugluftvolumen zu erreichen, welches dem im dem dritten Schritt geschätzten Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert äquivalent ist.
Dem vorstehenden beschriebenen Verfahren zufolge wird das Luftvolumen auf der Basis des Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswertes während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors geregelt. Es ist daher möglich, sicher die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs zu stabilisieren.
Bevorzugt kann das Verfahren ferner einen Umwandlungsschritt aufweisen, um den Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert, welcher in dem dritten Schritt geschätzt worden ist, in einen dem Ansaugvolumen entsprechenden Wert umzuwandeln, der zu dem Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert äquivalent ist; und der vierte Schritt kann das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um einen Wert zu erreichen, welcher durch den Umwandlungsschritt erzielt worden wird und welcher dem zu dem Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert äquivalenten Ansaugluftvolumen entspricht.
Beispielsweise kann der im dem ersten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrelationswert ein Ist-Abgabedrehmoment sein, das dem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors entspricht; der in dem zweiten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrag kann ein Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag sein, welcher der Differenz zwischen der Ist-Motordrehzahl und der Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht; der dritte Schritt kann ein Soll-Abgabedrehmoment auf einer Basis des in dem ersten Schritt geschätzten Ist-Abgabedrehmomentes und des in dem zweiten Schritt geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags schätzen; und der vierte Schritt kann das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um ein zu dem im dritten Schritt geschätzten Soll-Abgabedrehmoment äquivalentes Ansaugvolumen zu erreichen. Da das Luftvolumen auf der Basis des Soll-Abgabedrehmomentes während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors geregelt werden kann, ist es möglich, sicher die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs wie vorstehend erwähnt zu stabilisieren.
Bevorzugt kann das Verfahren ferner einen Umwandlungsschritt zum Umwandeln des Soll-Abgabedrehmoments, welches in dem dritten Schritt geschätzt worden ist, in eine zu dem Soll-Abgabedrehmoment äquivalente Drosselklappenöffnung aufweisen; und der vierte Schritt kann das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um ein der Drosselklappenöffnung entsprechendes Ansaugluftvolumen zu erreichen, welches in dem Umwandlungsschritt erzielt worden ist und welches zu dem Soll-Abgabedrehmoment äquivalent ist.
Bevorzugt kann das von dem ersten Schritt zu schätzende Ist-Abgabedrehmoment als Eines, das mit einer Verzögerung erster Ordnung variiert, welche einen Gesamtvolumen von Einlaßrohren in dem Verbrennungsmotor und einem Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor entspricht, bezogen auf ein auf der Basis einer derzeitigen Drosselklappenöffnung geschätztes Ansaugluftvolumen geschätzt werden. Aufgrund dieses Merkmals kann das Ist-Abgabedrehmoment genauer geschätzt werden.
Der in dem zweiten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag, kann beispielsweise einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag auf der Basis einer Differenz zwischen einem der Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment und einem der Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment enthalten.
Als eine Alternative kann der in dem zweiten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag beispielsweise einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag enthalten, in welchem eine einer Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl entsprechende Rückstellkraft berücksichtigt wird.
Bevorzugt kann der in dem zweiten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag enthalten, in welchem eine einer Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl entsprechende Rückstellkraft berücksichtigt wird, und es wird bevorzugt, daß in der Rückstellkraft, eine einer Veränderung in der Motordrehzahl entsprechende Ansprechverzögerung berücksichtigt worden ist.
Der in dem zweiten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag kann einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag enthalten, der einer Geschwindigkeitsableitung entspricht, welche auf einer internen Trägheit des Verbrennungsmotors beruht.
Bevorzugt kann der in dem ersten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrelationswert eine zu einem dem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoment äquivalente Drosselklappenöffnung sein; der in dem zweiten Schritt zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrag kann ein zu einem der Differenz zwischen der Ist-Motordrehzahl und der Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechenden Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalenter Drosselklappenöffnungs-Korrekturbetrag sein; der dritte Schritt kann eine Soll-Drosselklappenöffnung auf einer Basis einer zu dem in dem ersten Schritt geschätzten Ist-Abgabedrehmoment äquivalenten Drosselklappenöffnung und dem zu dem in dem zweiten Schritt geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalenten Drosselklappenöffnungs-Korrekturbetrag zu schätzen; und der vierte Schritt kann das Ansaugvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors regeln, um die in dem dritten Schritt geschätzte Soll-Drosselklappenöffnung zu erreichen. Da die Luftmenge auf der Basis der Soll-Drosselklappenöffnung während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors geregelt wird, kann die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs sicher stabilisiert werden.
Die Erfindung wird im Detail in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist:
1 eine Gesamtaufbaudarstellung, welche eine Regelungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Luftvolumen während eines Leerlaufbetriebs darstellt;
2 ein Flußdiagramm, welches ein Regelungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Luftvolumen während eines Leerlaufbetriebs darstellt;
3 eine Gesamtaufbaudarstellung, welche eine Regelungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Luftvolumen während eines Leerlaufbetriebs darstellt; und
4 ein Flußdiagramm, welches ein Regelungsverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Luftvolumen während eines Leerlaufbetriebs darstellt;
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin nachstehend beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Zuerst erfolgt eine Beschreibung bezüglich der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Regeln eines Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs. 1 und 2 stellen die Regelungsvorrichtung und das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, und 1 ist eine Gesamtaufbauansicht der Regelungsvorrichtung, während 2 ein Flußdiagramm des Regelungsverfahrens ist.
Gemäß Darstellung in 1 ist die Vorrichtung dieser Ausführungsform aus einer ersten Schätzeinrichtung 10 zum Schätzen eines Ist-Abgabedrehmoments, das einem momentanen Ansaugluftvolumen (welcher hierin nachstehend einfach als ein ”Luftvolumen” bezeichnet werden kann) eines im Leerlauf auf der Basis einer Soll-Motordrehzahl (Soll-Upm) betriebenen Verbrennungsmotors entspricht; einer zweiten Schätzeinrichtung 20 zum Schätzen eines Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags (Korrekturwertes), der einer Differenz zwischen einer Ist-Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht; einer Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung (dritte Schätzeinrichtung) 30 zum Schätzen eines Soll-Abgabedrehmomentes auf der Basis des von der ersten Schätzeinrichtung 10 geschätzten Ist-Abgabedrehmoments und des von der zweiten Schätzeinrichtung 20 geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrages; einer Parameterumwandlungseinrichtung 40 zum Umwandeln des Soll-Abgabedrehmoments in eine zu dem Soll-Abgabedrehmoment äquivalente Drosselklappenöffnung; und einer Regelung 60 als einer Regelungseinrichtung aufgebaut, um ein Ansaugluftvolumen-Einstellsystem 50 zu regeln, welches aus einem Stellglied für ein Drosselklappenventil besteht, das das Volumen der Ansaugluft zu dem Verbrennungsmotor auf der Basis der Drosselklappenöffnung einstellt.
Während eines Leerlaufbetriebs wird ein Verbrennungsmotor auf der Basis einer Soll-Motordrehzahl betrieben. Aufgrund von Unter/Über-Einstellungen des Ansaugluftvolumens durch ein Drosselklappenventil (Veränderung im Luftvolumen), Reibungsschwankungen und dergleichen kann jedoch die Ist-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors von der Soll-Motordrehzahl abweichen. In einem derartigen Falle ist es erforderlich, ein Abgabedrehmoment, welches einer internen Reibung des Verbrennungsmotors bei der Ist-Motordrehzahl entspricht, auf ein Abgabedrehmoment zu korrigieren, welches einer der Soll-Motordrehzahl entsprechenden internen Reibung entgegenwirken kann.
Auf der Basis des Umstandes, daß während des Leerlaufbetriebs ein Abgabedrehmoment im wesentlichen proportional zu einem Einlaßluftvolumen ist, stellt daher die Regelungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform das Einlaßluftvolumen so ein, daß das Abgabedrehmoment des Verbrennungsmotors einem einer Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment gleich wird. Insbesondere wird ein Ist-(tatsächliches)-Abgabedrehmoment des Verbrennungsmotors, welcher auf der Basis der vorstehend beschriebenen Soll-Motordrehzahl betrieben wird, bei der ersten Schätzeinrichtung 10 geschätzt. Bei der zweiten Schätzeinrichtung 20 wird ein Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag aus einem proportionalen Korrekturbetrag auf der Basis einer Differenz zwischen einem der Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment und einem einer Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment, einem proportionaler Korrekturbetrag für eine Rückstellkraft, welche umgekehrt proportional zu einer Differenz in der Motordrehzahl ist, die bei einer Veränderung der Motordrehzahl erzeugt wird, und einem Differenzkorrekturbetrag, der durch Multiplizieren der Veränderungsrate in der Motordrehzahl mit der internen Trägheit des Verbrennungsmotors erhalten wird, geschätzt.
Auf der Basis dieses Ist-Abgabedrehmomentes und des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags wird dann ein Soll-Abgabedrehmoment geschätzt, um das Einlaßluftvolumen-Einstellsystem so zu regeln, daß ein dem Soll-Abgabedrehmoment entsprechendes Ansaugluftvolumen erreicht wird.
Im übrigen kann das der Soll-Motordrehzahl entsprechende Abgabedrehmoment HPobj als ein der Ist-Motordrehzahl Nobj und einem Sammlerinnendruck Pb des Verbrennungsmotors entsprechendes beispielsweise durch die nachstehende Gleichung ermittelt werden: HPobj = f₁[Nobj, Pb] (1) wobei f₁ eine entsprechende Funktion ist. Diese Berechnung wird unter Bezugnahme auf ein im voraus festgelegtes Kennfeld durchgeführt. In diesem Falle kann das Abgabedrehmoment HPobj genau berechnet werden, wenn ein Sammlerinnendruck während eines stabilen Betriebs bei der Soll-Motordrehzahl als der Sammlerinnendruck Pb verwendet wird. Jedoch kann der Sammlerinnendruck während des stabilen Betriebs bei der Soll-Motordrehzahl durch keinerlei Berechnung ermittelt werden. In dieser Ausführungsform wird daher das der Soll-Motordrehzahl entsprechende Abgabedrehmoment HPobj unter Verwendung des aktuellen Sammlerinnendruckes Pb berechnet. Die Verwendung des gemäß vorstehender Beschreibung berechneten Abgabedrehmomentes HPobj wird als problemlos für den praktischen Einsatz angesehen.
Es erfolgt nun zuerst eine Beschreibung der ersten Schätzeinrichtung 10. Bei der ersten Schätzeinrichtung 10 wird ein einem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors entsprechendes Ist-Abgabedrehmoment auf der Basis einer von einem Drosselklappenstellungssensor detektierten momentanen Drosselklappenöffnung geschätzt.
Durch eine Veränderung in der Drosselklappenöffnung verändert sich die Strömungsrate der durch das Drosselklappenventil eintretenden Ansaugluft. In dem tatsächlich in dem Verbrennungsmotor eingeführten Ansaugluftvolumen findet jedoch eine einem Gesamtvolumen der Ansaugrohre und einem Zylindervolumen des Verbrennungsmotors entsprechende Ansprechverzögerung in Bezug auf die Strömungsrate der Ansaugluft statt, welche das Drosselklappenventil passiert, da sich die Ansaugluft zum Auffüllen der gesamten Ansaugrohre verteilt.
Bei der ersten Schätzeinrichtung 10 ist sie daher so ausgelegt, daß sie das Ist-Abgabedrehmoment des Verbrennungsmotors unter der Annahme schätzt, daß sich das Ist-Abgabedrehmoment des Verbrennungsmotors mit einer Verzögerung erster Ordnung, welche dem Gesamtvolumen der Einlaßrohre und dem Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor in Bezug auf das auf der Basis der tatsächlichen Drosselklappenöffnung geschätzte Einlaßluftvolumen verändert.
Die momentane Strömungsrate (geschätztes Ansaugluftvolumen) Pos, der durch das Drosselklappenventil hindurchtretenden Ansaugluft, gemäß Schätzung zu diesem Zeitpunkt bei der Schätzeinrichtung 10 wird durch die nachstehende Gleichung (2) als eine Strömungsrate ermittelt, die der durch den Drosselklappenstellungssensor ermittelten Drosselklappenöffnung TPS entspricht: Pos = f₂[TPS] (2) wobei f₂ eine entsprechende Funktion ist. Diese Berechnung wird unter Bezugnahme auf ein im voraus erstelltes Kennfeld durchgeführt.
Auf der Basis der momentanen Strömungsrate (geschätztes Ansaugluftvolumen) Pos der durch das Drosselklappenventil hindurchtretenden Ansaugluft wird ein vorläufiges Ist-Abgabedrehmoment X, welches bei der ersten Schätzeinrichtung (10) geschätzt wird, in welchem aber die vorstehend beschriebene Reaktionsverzögerung nicht berücksichtigt ist, anschließend durch die nachstehende Gleichung (3) ermittelt: X = Pos × τ (3) wobei τ ein 180° CA-Zyklus (Kurbelwellenzwinkel-Zyklus) (s) ist.
Indem mittels K_ANF ein Faktor einer dem Gesamtvolumen der Ansaugrohre und dem Zylindervolumen des Verbrennungsmotors entsprechenden Verzögerung erster Ordnung repräsentiert wird, wird das Ist-Abgabedrehmoment Y(n) des Verbrennungsmotors bei der ersten Schätzeinrichtung 10 ermittelt, indem die Verzögerung erster Ordnung an dem geschätzten Ansaugvolumen Pos wie durch die nachstehende Gleichung (4) ausgedrückt berücksichtigt wird: Y(n) = K_ANF × Y(n – 1) + (1 – K_ANF) × X (4) wobei der Faktor K_ANF durch die nachstehende Gleichung (5) bestimmt ist: K_ANF = V_IM/(V_IM + V_CYL) (5) wobei V_IM das Gesamtvolumen der Einlaßrohre, und V_CYL das Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor ist.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung der zweiten Schätzeinrichtung 20. Gemäß Darstellung in 1 ist die zweite Schätzeinrichtung 20 mit einer ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 21 zum Schätzen eines zu einem Abgabedrehmoment proportionalen Korrekturbetrags, einer zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 22 zum Schätzen eines zu einer Rückstellkraft proportionalen Korrekturbetrags, und einer dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 23 zum Schätzen eines differentiellen Korrekturbetrags versehen.
Bei der ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 21 wird ein proportionaler Korrekturbetrag ΔPf auf der Basis einer Differenz zwischen dem vorstehend beschriebenen der Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment und dem vorstehend beschriebenen der Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment berechnet.
Auf der Basis der Ist-Motordrehzahl Ne des Verbrennungsmotor und des Sammlerinnendruckes Pb des Verbrennungsmotors im Moment, wird das Ist-Abgabedrehmoment HPe des Verbrennungsmotors zuerst über die nachstehenden Gleichung (6) ermittelt: HPe = f₂[Ne × Pb] (6)
Der Proportionalkorrekturbetrag ΔPf wird anhand der nachstehenden Gleichung (7) als eine Differenz zwischen dem Ist-Abgabedrehmoment HPe des Verbrennungsmotors und dem vorstehend beschriebenen Abgabedrehmoment HPobj, welches der Sollgeschwindigkeit entspricht, ermittelt: ΔPf = HPobj – HPe (7)
Bei der zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 22 wird eine Rückstellkraft ΔPf – welche bei der Veränderung der Motordrehzahl erzeugt und umgekehrt proportional zu der Motordrehzahl ist – anschließend auf der Basis der vorstehend beschriebenen Motordrehzahl Ne geschätzt.
Wenn die Motordrehzahl bei einer konstanten Drosselklappenöffnung abnimmt, steigt das Volumen der Ansaugluft pro Zyklus, der Ansaugluft, welche in die Zylinder des Verbrennungsmotors eingeführt wird an, so daß die Motordrehzahl höher wird. Wenn die Motordrehzahl bei einer konstanten Drosselklappenöffnung zunimmt, sinkt andererseits das Volumen der Ansaugluft pro Zyklus, der Ansaugluft, die in die Zylinder des Verbrennungsmotors einzuführen ist, so daß die Motordrehzahl langsamer wird. Selbst wenn sich die Motordrehzahl verändert, wird daher die Motordrehzahl umgekehrt proportional zu der Veränderung der Motordrehzahl aufgrund dieser Eigenschaften wiederhergestellt. Der Begriff ”Rückstellkraft ΔPr”, so wie er hierin verwendet wird, bedeutet den Rückstellungsanteil der Motordrehzahl, ausgedrückt als Proportionalkorrekturbetrag.
Unter der Annahme, daß diese Rückstellkraft ΔPr unmittelbar erzeugt würde, sobald sich die Motordrehzahl verändert, wird hier eine Rückstellkraft ΔPr ohne irgendeine Reaktionsverzögerung angenommen. Die bei der zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 22 geschätzte Rückstellkraft ΔPr wird daher durch die nachstehende Gleichung (8) ermittelt: ΔPr = (Nobj – Ne)/Ne × HPojb (8)
Bei der dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 23 wird dann ein Differentialkorrekturbetrag ΔD durch Multiplizieren der Veränderungsrate der Motordrehzahl mit einer internen Trägheit des Verbrennungsmotors geschätzt. Diese interne Trägheit des Verbrennungsmotors ist für den Verbrennungsmotor spezifisch und wird im voraus berechnet.
Nun wird die Motordrehzahl zuerst mittels der nachstehenden Gleichung (9) ermittelt: Nei [Upm] = 30000/τ [ms] (9)
Die Veränderungsrate in der Motordrehzahl DNe(n) wird dann anhand der nachstehenden Gleichung (10) als ein Mittelwert über zwei Hübe ermittelt: DNe(n) = {Nei(n) – Nei(n – 2)}/2 (10)
Durch die Definition der Veränderungsrate in der Motordrehzahl DNe(n), als ein gleitender Mittelwert in einem Einzelhub kann DNe(n) auch durch die nachstehende Gleichung (11) ermittelt werden: DNe(n) = Nei(n) – Nei(n – 1) (11)
Wie es durch die nachstehende Gleichung (12) dargestellt wird, wird der Differenzkorrekturbetrag ΔD dann durch Multi plizieren der Veränderungsrate in der Motordrehzahl, DNe(n), mit einer Trägheit Kle zum Berechnen eines durch die Trägheit erzeugten Rotationsdrehmomentes, durch Multiplizieren des Rotationsdrehmomentes mit der Motordrehzahl Ne, um eine Leistung zu erhalten, und dann durch Multiplizieren der Leistung mit dem Abgabedrehmoment-Umwandlungsfaktor K_HP zum Umwandeln der Leistung in ein Abgabedrehmoment ermittelt: ΔD = DNe(n) × Kle × Ne × K_HP (12) wobei der Abgabedrehmoment-Umwandlungsfaktor K_HP ein konstanter Wert ist.
Als der Ausgabedrehmoment-Korrekturbetrag werden dieser Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, die Rückstellkraft ΔPr und der Differentialkorrekturbetrag ΔD bei der zweiten Schätzeinrichtung 20 wie vorstehend beschrieben geschätzt.
Bei der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung 30 wird ein Soll-Abgabedrehmoment Z, das Korrekturen unterworfen ist, um ein Abgabedrehmoment zu erzeugen, das der Soll-Motordrehzahl entspricht, auf der Basis des Ist-Abgabedrehmomentes Y(n) des Verbrennungsmotors gemäß vorstehender Schätzung bei der ersten Schätzeinrichtung 10 und den Abgabedrehmoment-Korrekturbeträgen (insbesondere dem Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, der Rückstellkraft ΔPr und dem Differentialkorrekturbetrag ΔD) gemäß vorstehender Abschätzung bei der zweiten Schätzeinrichtung 20 geschätzt.
Bei dieser Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung 30 wird das Soll-Ausgabedrehmoment Z durch die nachstehende Gleichung (13) festgelegt: Z = Y(n) + K(ΔPf + ΔPr + ΔD) (13) wobei K ein Verstärkungsfaktor ist.
Im übrigen besitzt diese Verstärkungsfaktor K einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 2 bis 4). Der Verstärkungsfaktor K wird gemäß einem Verhältnis des Druckes abströmseitig von einer Drosselklappe zu einem Druck anstromseitig von der Drosselklappe (d. h., dem Sammlerinnendruck (Pb)/Atmosphärendruck) verändert, und wenn dieses Druckverhältnis hoch ist, wird der Verstärkungsfaktor K ebenfalls hoch eingestellt.
Wie es sich ohne weiters aus dem vorstehenden versteht, sind bezüglich des bei der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung 30 zu schätzenden Soll-Abgabedrehmomentes Z die Verzögerung erster Ordnung bezüglich der Drosselklappenöffnung, die dem Gesamtvolumen der Einlaßrohre und dem Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor entsprechende Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt, und die Proportionalkorrektur für die Reibung, die Proportionalkorrektur für die Rückstellung und die der Differenz in der Motordrehzahl entsprechende Differentialkorrektur sind angewendet. Daher ist das Soll-Abgabedrehmoment genau geschätzt.
Ferner ist es erforderlich, nur einen Verstärkungsfaktor als den Verstärkungsfaktor K einzustellen. Das Einstellen dieses Verstärkungsfaktors K auf einen optimalen Wert kann daher deutlich bei der Entwicklung oder dergleichen des Verbrennungsmotors erleichtert werden.
Bei der Parameterumwandlungseinrichtung 40 wird das Soll-Abgabedrehmoment Z dann durch die nachstehende Gleichung (14) in eine zu dem Soll-Abgabedrehmoment äquivalente Drosselklappenöffnung Posobj umgewandelt: Posobj = K_FB[Z] (14) wobei K_FB ein Drosselklappenöffnungs-Umwandlungsfaktor ist.
Nach der Ermittlung der zu dem Soll-Abgabedrehmoment Z bei der Parameterumwandlungseinrichtung 40 äquivalenten Drosselklappenöffnung Posobj kann das Soll-Abgabedrehmoment Z unter Verwendung eines Kennfeldes umgewandelt werden, in welcher Drosselklappenöffnungen im voraus den Abgabedrehmomenten und Motordrehzahlen entsprechend gespeichert sind.
In der vorstehenden Beschreibung wurde die Drosselklappenöffnung als ein dem Soll-Abgabedrehmoment Z entsprechender Parameter ermittelt. Der Parameter ist jedoch nicht auf die Drosselklappenöffnung beschränkt, und jeder Parameter kann insofern benutzt werden, als er dem Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors entspricht. Auf der Basis dieser Parameter kann der Ansaugluftvolumen-Einstellmechanismus 50 durch die nachstehend beschriebene Regelung 60 geregelt werden, um das Soll-Abgabedrehmoment Z zu erreichen.
Auf der Basis der vorstehend beschriebenen, dem Soll-Abgabedrehmoment Z entsprechenden Drosselklappenöffnung Posobj regelt dann die Regelung 60 den Ansaugluftvolumen-Einstellmechanismus 50, um eine Einstellung des Luftvolumens (des Volumens der Ansaugluft) zu dem Verbrennungsmotor durchzuführen.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung bezüglich des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform zum Regeln des Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors. In einem ersten Schritt S10 wird ein einen momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors entsprechendes Ist-Abgabedrehmoment zuerst in einer ähnlichen Weise wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Schätzeinrichtung 10 geschätzt.
In einem zweiten Schritt S20 wird dann ein einer Differenz zwischen einer Soll-Motordrehzahl und einer Ist-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechender Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag geschätzt.
Dieser Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag ist die Summe eines Proportionalkorrekturbetrags ΔPf, einer Rückstellkraft ΔPr und eines Differentialkorrekturbetrags ΔD. In diesem Verfahren wird der Proportionalkorrekturbetrag ΔPf in einer ähnlichen Weise wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 21 geschätzt, die Rückstellkraft ΔPr in einer ähnlichen Weise wie bei der vorstehend beschriebenen zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 22 geschätzt, und der Differentialkorrekturbetrag ΔD in einer ähnlichen Weise wie bei der vorstehend beschriebenen dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 23 geschätzt.
Dieser Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, diese Rückstellkraft ΔPr und dieser Differentialkorrekturbetrag ΔD werden jeweils unabhängig geschätzt, und es gibt keine Einschränkung bezüglich der Reihenfolge, in welcher sie geschätzt werden.
Bezüglich des vorstehend beschriebenen ersten Schrittes S10 und des zweiten Schrittes S20 gibt es keine Einschränkung bezüglich der Reihenfolge, in welcher das Ist-Abgabedrehmoment, der Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, die Rückstellkraft ΔPr und der Differentialkorrekturbetrag ΔD geschätzt werden. Es ist nur erforderlich, den ersten Schritt S10 und den zweiten Schritt S20 wenigstens vor der Initialisierung des nachfolgend beschriebenen dritten Schrittes S30 abzuschließen.
In dem dritten Schritt S30 wird ein Soll-Abgabedrehmoment auf der Basis des in dem vorstehenden ersten Schritt S10 geschätzten Ist-Abgabedrehmomentes und des vorstehend in dem zweiten Schritt S20 in einer ähnlichen Weise geschätzten Ausgabekorrekturbetrages wie bei der vorstehend beschriebenen Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung 30 geschätzt.
In einem vierten Schritt S40 wird das in dem dritten Schritt S30 wie vorstehend beschrieben geschätzte Soll-Abgabedrehmoment dann in eine dem Soll-Abgabedrehmoment entsprechende Drosselklappenöffnung in einer ähnlichen Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Parameterumwandlungseinrichtung 40 umgewandelt.
In einem fünften Schritt S50 wird das Ansaugluftvolumen-Einstellsystems des Verbrennungsmotors dann auf der Basis der Drosselklappenöffnung, welche vorstehend in dem vierten Schritt S40 erzielt wurde, so geregelt, daß ein der Drosselklappenöffnung entsprechendes Ansaugluftvolumen erreicht werden kann.
Aufgrund derartiger Merkmale, wie vorstehend beschrieben, macht es das Regelungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform möglich, das Luftvolumen genau auf ein Luftvolumen zu regeln, das für die Stabilisierung des Betriebs des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs geeignet ist.
Da die Regelungsvorrichtung und das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben aufgebaut sind, wird das Ist-Abgabedrehmoment auf der Basis des bei der ersten Schätzeinrichtung 10 geschätzten vorliegenden Ansaugluftvolumens als eine Abgabedrehmomentveränderung mit einer Verzögerung erster Ordnung, welche dem Gesamtvolumen der Ansaugrohre in dem Verbrennungsmotor und dem Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor entspricht, in Bezug auf das auf der Basis der momentan vorliegende der Drosselklappenöffnung geschätzte Ansaugluftvolumen geschätzt. Daher kann das Ist-Abgabedrehmoment genauer geschätzt werden.
Ferner kann der Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag genau bei der zweiten Schätzeinrichtung 20 geschätzt werden, da er den Proportionalkorrekturbetrag ΔPf auf der Basis der Differenz zwischen dem der Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment und dem der Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment, den bei einer Veränderung der Motordrehzahl erzeugten und zu der Veränderung der Motordrehzahldifferenz umgekehrt proportionalen Rückstellkraft ΔPr und den durch Multiplizieren der Veränderungsrate in der Motordrehzahl mit der internen Trägheit des Verbrennungsmotors erhaltenen Differentialkorrekturbetrag ΔD enthält. Da die Regelung des Luftvolumens auf der Basis des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrages durchgeführt wird, kann die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors sichererer während seines Leerlaufbetriebs stabilisiert werden.
Nach dem Abschätzen des Soll-Abgabedrehmomentes bei der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung 30 ist es nur erforderlich, den vorstehend beschriebenen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag nur mit dem einen Verstärkungsfaktors K zu multiplizieren, und dann das Produkt zu dem vorstehend beschrieben Ist-Abgabedrehmoment zu addieren, wie es durch die Gleichung (13) dargestellt wird.
Daher kann die Einstellung dieses Verstärkungsfaktors K erheblich im Vergleich zu herkömmlichen Techniken wie vorstehend beschrieben (nämlich denjenigen, welche mehrere Verstärkungsfaktoren erfordern) erleichtert werden.
Selbst wenn sich die Belastungsbedingungen, Atmosphärenbedingungen oder dergleichen verändern, kann der Verstärkungsfaktor K auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit von derartigen Veränderungen eingestellt werden, was es ermöglicht, ein den Belastungsbedingungen und Atmosphärenbedingungen angemessenes optimales Soll-Abgabedrehmoment und eine zu dem Soll-Abgabedrehmoment äquivalente Drosselklappenöffnung zu schätzen.
Da das Ansaugluftvolumen dem, wie vorstehend beschrieben, geschätzten Soll-Abgabedrehmoment entsprechend eingestellt wird, kann der Betrieb des Verbrennungsmotors während seines Leerlaufbetriebs stabilisiert werden. Selbst wenn die Motordrehzahl während des Leerlaufbetriebs abgesenkt wird, ist der Motor somit gegenüber Stehenbleiben beständig, so daß der Kraftstoffverbrauch verbessert werden kann.
Selbst wenn der Verbrennungsmotor mit einer Belastungslernfunktion durch Anordnen einer Speichereinheit ausgestattet ist, die Belastungsveränderungen entsprechende Drosselklappenöffnungen lernt, können die herkömmlichen Techniken, wie z. B. die vorstehend Beschriebenen, nur schwierig den Lernvorgang durchführen, da die Drosselklappenöffnungen zu einer erheblichen Schwankung veranlaßt werden. Bei der Regelungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform macht es jedoch die Verwendung der Drosselklappenöffnung als ein Parameter für die Einstellung des Ansaugluftvolumens möglich, nach der Einstellung des Ansaugluftvolumens, sofort den Lernvorgang einer Belastung auf der Basis einer Differenz aus der Drosselklappenöffnung des auf der Basis der Soll-Motordrehzahl zum momentanen Zeitpunkt vor der Einstellung betriebenen Verbrennungsmotors auszuführen.
[Zweite Ausführungsform]
Anschließend erfolgt eine Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Regeln eines Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs.
Die Regelungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist ähnlich der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß, selbst wenn sich die Motordrehzahl verändert, eine bei der zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 22 abzuschätzende Rückstellkraft ΔPr in der zweiten Schätzeinrichtung 20 nicht sofort erzeugt wird, sondern als eine Ist-Rückstellkraft ΔPr, welche eine Reaktionsverzögerung beinhaltet. Beschreibungen der Aufbauelemente und deren Funktionen, welche bei beiden Ausführungsformen gemeinsam sind, werden demzufolge weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 1 der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung bezüglich der Regelungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform werden diejenigen Elemente der Regelungsvorrichtung, welche dieselben oder äquivalent zu entsprechenden Elementen in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Bei der zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 22 in der zweiten Schätzeinrichtung 20 der Regelungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Rückstellkraft ΔPr als eine Ist-Rückstellkraft ΔPr geschätzt, welche, selbst wenn sich die Motordrehzahl verändert, nicht sofort erzeugt wird und eine Reaktionsverzögerung beinhaltet.
Für diese Abschätzung wird eine Rückstellkraft ΔPr1 ohne jede Reaktionsverzögerung zuerst durch die nachstehende Gleichung (15) in einer ähnlichen Weise, wie in dem Falle der Gleichung (8) ermittelt: ΔPr1 = (Nobj – Ne)/Ne × HPobj (15)
Andererseits wird ein mit der Reaktionsverzögerung erzeugter Rückstellkraftanteil ΔPrdelay(n) durch die nachstehende Gleichung (16) als ein dem Faktor K_ANF entsprechender Faktor ermittelt: ΔPrdelay(n) = K_ANF × ΔPrdelay(n – 1) + (1 – K_ANF)ΔPr1 (16)
Die Ist-Rückstellkraft ΔPr mit der darin beinhalteten Reaktionsverzögerung wird dann durch Subtrahieren des Rückstellkraftanteils ΔPrdelay(n), welcher mit der Reaktionsverzögerung erzeugt wird, aus der Rückstellkraft ΔPr1, ohne Reaktionsverzögerung, wie es durch die nachstehende Gleichung (17) ausgedrückt wird, ermittelt: ΔPr = ΔPr1 – ΔPrdelay(n) (17)
Durch Subtraktion des Rückstellkraftanteils, welcher mit einer Reaktionsverzögerung aus der Rückstellkraft ohne irgendeine Reaktionsverzögerung wie vorstehend beschrieben erzeugt wird, ist es möglich, eine überschießende Korrektur an dem Ist-Abgabedrehmoment gemäß Abschätzung bei der ersten Schätzeinrichtung zu vermeiden.
Das Regelungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform ist dem vorstehend beschriebenen Regelungsverfahren der ersten Ausführungsform ähnlich, weshalb deren Beschreibung hier unterlassen wird.
Da die Regelungsvorrichtung und das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie vorstehend erwähnt aufgebaut sind, können sie ähnliche vorteilhafte Effekte, wie die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform hervorbringen und können ferner eine Anwendung einer überschießenden Korrektur an dem von der ersten Schätzeinrichtung 10 geschätzten Ist-Abgabedrehmoment vermeiden, da die tatsächliche Reaktionsverzögerung in der in dem Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag, die bei der zweiten Schätzeinrichtung 20 geschätzt wird, enthaltenen Rückstellkraft ΔPr berücksichtigt wird. Daher zeigt die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors kein Überschießen während eines Leerlaufbetriebs, und ermöglicht es dadurch, den Betrieb des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs weiter zu stabilisieren.
[Dritte Ausführungsform]
Anschließend erfolgt eine Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Regeln eines Luftvolumens während eines Leerlaufbetriebs. 3 und 4 stellen die Regelungsvorrichtungsvorrichtung und das Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, und 3 ist eine Darstellung des Gesamtaufbaus der Regelungsvorrichtung, während 4 ein Flußdiagramm des Regelungsverfahrens ist.
In der Regelungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird ein Ist-Abgabedrehmoment bei der nachstehend beschriebenen ersten Schätzeinrichtung 100 nach dem Schätzen einer Drosselklappenöffnung als ein zu dem Ist-Abgabedrehmoment äquivalenter Abgabedrehmoment-Korrelationswert verwendet. Dieses Ist-Abgabedrehmoment ist dem bei der ersten Abschätzeinrichtung 10 in der ersten Ausführungsform geschätzten Abgabedrehmoment Y(n) ähnlich. Ferner werden ein Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, eine Rückstellkraft ΔPr und ein Differentialkorrekturbetrag ΔD als Abgabedrehmoment-Korrekturbeträge bei der nachstehend beschriebenen zweiten Schätzeinrichtung 200 nach der Schätzung einer Drosselklappenöffnung als ein zu einem Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalenter Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrag geschätzt. Dieser Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, die Rückstellkraft ΔPr und der Differentialkorrekturbetrag ΔD sind den in der zweiten Schätzeinrichtung 20 in der ersten Ausführungsform geschätzten ähnlich.
Bezüglich des Ist-Abgabedrehmomentes und des Proportionalkorrekturbetrags ΔPf, der Rückstellkraft ΔPr und des Differentialkorrekturbetrags ΔD als Ausgabekorrekturbeträge wird daher hierin deren detaillierte Beschreibung unterlassen. In dieser Ausführungsform werden diejenigen Elemente der Regelvorrichtung, welche dieselben wie die oder äquivalent zu entsprechenden Elementen in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sind, mittels derselben Bezugszeichen dargestellt.
Wie es in 3 dargestellt ist, ist die Regelungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform aus der ersten Schätzeinrichtung 100, um eine Drosselklappenöffnung als einen Abgabedrehmoment-Korrelationswert zu schätzen, welcher zu einem Ist-Abgabedrehmoment äquivalent ist, das einem momentanen Ansaugluftbetrag eines auf der Basis einer Soll-Motordrehzahl betriebenen Motors entspricht; der zweiten Schätzeinrichtung 200 zum Schätzen einer Drosselklappenöffnung als ein Abgabedrehmoment-Korrelationswert-Korrekturbetrag, welcher zu einem Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalent ist, der einer Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und einer Ist-Motordrehzahl entspricht; einer Soll-Drosselklappenöffnungs-Schätzeinrichtung (dritte Schätzeinrichtung) 300 zum Schätzen einer Soll-Drosselklappenöffnung als ein Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert, welcher äquivalent zu einem Soll-Abgabedrehmoment ist, auf der Basis der Drosselklappenöffnung, die zu dem bei der ersten Schätzeinrichtung 100 geschätzten Ist-Abgabedrehmoment äquivalent ist, und der Drosselklappenöffnung, welche zu dem bei der zweiten Schätzeinrichtung 200 geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalent ist; und einer Regelung 60 als Regelungseinrichtung zum Regeln des Ansaugluftbetrag-Einstellsystems 50 aufgebaut, welches aus einem Stellglied für ein Drosselkappenventil besteht, das das Volumen der Ansaugluft zu dem Verbrennungsmotor auf der Basis der Soll-Drosselklappenöffnung regelt.
Bei der ersten Schätzeinrichtung 100 wird ein Ist-Abgabedrehmoment Y(n), das dem momentanen Ansaugluftvolumen entspricht, in einer ähnlichen Weise, wie in der ersten Schätzeinrichtung 10 in der ersten Ausführungsform gemäß Darstellung in den Gleichungen (2) bis (5) geschätzt.
Eine Drosselklappenöffnung PosE, die äquivalent zu dem Abgabedrehmoment Y(n) ist, wird dann durch die nachstehende Gleichung (18) ermittelt: PosE = Y(n)/τ (18)
Gemäß Darstellung in 3 ist die zweite Schätzeinrichtung 200 mit einer ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 210 zum Schätzen einer Drosselklappenöffnung PosPf, die zu einem Abgabedrehmoment-Proportionalkorrekturbetrag ΔPf äquivalent ist, welcher einer Differenz zwischen einem einer Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment HPobj und einem der Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment entspricht, (d. h., mit einer ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 210 zum Schätzen eines zu einem Abgabedrehmoment proportionalen Korrekturbetrags); einer zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 220 zum Schätzen einer Drosselklappenöffnung PosPr, die zu einer Rückstellkraft ΔPr äquivalent ist, welche bei einer Veränderung der Motordrehzahl erzeugt wird und umgekehrt proportional zu der Motordrehzahl ist, auf der Basis der Ist-Motordrehzahl Ne (d. h., mit einer zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 220 zum Schätzen eines zu einer Rückstellkraft proportionalen Korrekturbetrags); und mit einer dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 230 zum Schätzen einer Drosselklappenöffnung PosD, die zu einem Differentialkorrekturbetrag ΔD äquivalent ist, welcher durch Multiplizieren der Veränderungsrate in der Motordrehzahl mit einer internen Trägheit des Verbrennungsmotors geschätzt wird (d. h., mit einer dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 230 zum Schätzen eines Differentialkorrekturbetrags) versehen.
Bei der ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 210 wird der Abgabedrehmoment-Proportionalkorrekturbetrag ΔPf durch die Gleichungen (6) und (7) in einer ähnlichen Weise wie bei der ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 21 in der zweiten Schätzeinrichtung 20 der ersten Ausführungsform geschätzt.
Die zu dem Abgabedrehmoment-Proportionalkorrekturbetrag ΔPf äquivalente Drosselklappenöffnung PosPf wird dann durch die nachstehende Gleichung (19) ermittelt: PosPf = ΔPf × K_pos (19) wobei K_pos ein Drosselklappenöffnungs-Umwandlungsfaktor ist, und dieser Drosselklappenöffnungs-Umwandlungsfaktor K_pos ein vorbestimmter Wert ist, welcher einem Verhältnis eines Druckes abstromseitig von einer Drosselklappe zu einem Druck anstromseitig von der Drosselklappe (d. h., Sammlerinnendruck Pb/Atmosphärendruck Patm) entsprechend ermittelt werden kann.
Insbesondere wird dieser Drosselklappenöffnungs-Umwandlungsfaktor K_pos durch die nachstehende Gleichung (20) ermittelt, da die Strömungsrate der Einlaßluft und die Drosselklappenöffnung in einer proportionalen Beziehung in einem Bereich stehen, in welchem das Verhältnis des Druckes abstromseitig von der Drosselklappe zu dem Druck anstromseitig von der Drosselklappe sich in einem kritischen Stadium befindet (Sammlerinnendruck Pb/Atmosphärendruck Patm ≤ 0,52). K_pos = 1/f₃ (20) wobei f₃ eine entsprechende Funktion ist. Diese Berechnung wird unter Bezugnahme auf ein im voraus eingestelltes Kennfeld durchgeführt.
In einem Bereich, in welchem das Verhältnis des Druckes abstromseitig von der Drosselklappe zu dem Druck anstromseitig von der Drosselklappe das kritische Stadium überschreitet (Sammlerinnendruck Pb/Atmosphärendruck Patm > 0,52) wird der Drosselklappenöffnungs-Umwandlungsfaktor K_pos durch die nachstehende Gleichung (21) ermittelt: K_pos = 1/f₄ [Pb/Patm] (21) wobei f₄ eine entsprechende Funktion ist. Diese Berechnung wird unter Bezugnahme auf ein im voraus eingestelltes Kennfeld durchgeführt.
In dem vorstehend beschriebenen Bereich, in welchem das Verhältnis des Druckes abstromseitig von der Drosselklappe zu dem Druck anstromseitig von der Drosselklappe das kritische Stadium überschreitet, wird der Drosselklappenöffnungs-Umwandlungsfaktor K_pos so eingestellt, daß er kleiner wird, wenn sich das Verhältnis Sammlerinnendruck Pb/Atmosphärendruck Patm sich von 0,52 aus 1,0 nähert.
Bei der zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 220 wird die Rückstellkraft ΔPr dann durch die Gleichung (8) in einer ähnlichen Weise wie bei der zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 22 in der zweiten Schätzeinrichtung 20 der ersten Ausführungsform berechnet.
Die zu der Rückstellkraft ΔPr äquivalente Drosselklappenöffnung PosPr wird anschließend durch die nachstehende Gleichung 22 ermittelt: PosPr = ΔPr × K_pos (22)
Bei der dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 230 wird andererseits der Differentialkorrekturbetrag ΔD durch die Gleichungen (9) bis (12) in einer ähnlichen Weise, wie bei der dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 23 in der zweiten Schätzeinrichtung 20 der ersten Ausführungsform geschätzt.
Die zu dem Differentialkorrekturbetrag ΔD äquivalente Drosselklappenöffnung PosD wird dann durch die nachstehende Gleichung (23) ermittelt: PosD = ΔD × K_pos (23)
Anschließend erfolgt eine Beschreibung der Soll-Drosselklappenöffnungs-Schätzeinrichtung 300. Bei dieser Soll–Drosselklappenöffnungs-Schätzeinrichtung 300 wird eine Soll-Drosselklappenöffnung Posobj durch die nachstehende Gleichung (24) auf der Basis der zu dem von der ersten Schätzeinrichtung 100 geschätzten Ist-Abgabedrehmoment äquivalenten Drosselklappenöffnung PosE und den zu den von der zweiten Schätzeinrichtung 200 geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturwerten äquivalenten Drosselklappenöffnungen PosPf, PosPr und PosD ermittelt. Posobj = PosE + K'(PosPf + PosPr + PosD) (24) wobei K' einen Verstärkungsfaktor ist, und wie der Verstärkungsfaktor K in der Gleichung (13) für die erste Ausführungsform ist dieser Verstärkungsfaktor K' ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 2 bis 4), wird aber abhängig von dem Verhältnis des Druckes abstromseitig von der Drosselklappe zu dem Druck anstromseitig von der Drosselklappe so verändert, daß der Verstärkungsfaktor K' auch hochgesetzt werden kann, wenn das Druckverhältnis groß ist.
Die Regelung 60 regelt dann das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem 50 des Verbrennungsmotors auf der Basis der Soll-Drosselklappenöffnung Posobj, um eine Einstellung des Luftvolumens (des Ansaugluftvolumens) für den Verbrennungsmotor durchzuführen.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung bezüglich des Regelungsverfahrens gemäß der dritten Ausführungsform. Gemäß Darstellung in 4 wird eine Drosselklappenöffnung als ein Abgabedrehmoment-Korrelationswert, welcher zu einem momentanen Ansaugluftvolumen des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoment äquivalent ist, zuerst in einem ersten Schritt S100 in einer ähnlichen Weise wie in der ersten Schätzeinrichtung 100 ermittelt.
In einem zweiten Schritt S200 wird eine Drosselklappenöffnung als ein Abgabedrehmoment-Korrelations-Korrekturbetrag, welcher zu einer Differenz zwischen einer Soll-Motordrehzahl und einer Ist-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors äquivalent ist, anschließend geschätzt.
Diese zu dem Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalente Drosselklappenöffnung ist die Summe der zu dem Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, der Rückstellkraft ΔPr und dem Differentialkorrekturbetrag ΔD äquivalenten Drosselklappenöffnungen. In diesem Verfahren wird der Proportionalkorrekturbetrag ΔPf in einer ähnlichen Weise wie bei der ersten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 210 geschätzt, die Rückstellkraft ΔPr in einer ähnlichen Weise wie bei der zweiten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 220 geschätzt, und der Differentialkorrekturbetrag ΔD in einer ähnlichen Weise wie bei der dritten Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 230 geschätzt.
Diese Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, die Rückstellkraft ΔPr und der Differentialkorrekturbetrag ΔD werden jeweils unabhängig geschätzt, und es liegt keine Einschränkung bezüglich der Reihenfolge vor, in welcher diese geschätzt werden.
Bezüglich des vorstehend beschriebenen ersten Schrittes S100 und des zweiten Schrittes S200 liegt keine Einschränkung weder in der Reihenfolge, in welcher die Drosselklappenöffnung, der Proportionalkorrekturbetrag ΔPf, die Rückstellkraft ΔPr und der Differentialkorrekturbetrag ΔD geschätzt werden, vor. Es ist nur erforderlich, den ersten Schritt S100 und den zweiten Schritt S200 wenigstens vor der Initialisierung des nachstehend beschriebenen dritten Schrittes S300 abzuschließen.
In dem dritten Schritt S300 wird eine Soll-Drosselklappenöffnung als ein zu einem Soll-Abgabedrehmoment äquivalenter Soll-Abgabedrehmoment-Korrelationswert dann auf der Basis der zu dem vorstehend in dem ersten Schritt S100 geschätzten Ist-Abgabedrehmoment äquivalenten Drosselklappenöffnung und der zu dem vorstehend in dem zweiten Schritt S200 geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag äquivalenten Drosselklappenöffnung in einer ähnlichen Weise wie in den vorstehend beschriebenen Soll-Drosselklappenöffnungs-Schätzeinrichtung 300 geschätzt.
In einem vierten Schritt S400 wird das Ansaugluftvolumen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors anschließend auf der Basis der Soll-Drosselklappenöffnung geregelt, welche vorstehend in dem dritten Schritt S300 so geschätzt wurde, daß ein dem Soll-Drosselklappenöffnung entsprechendes Ansaugluftvolumen erreicht werden kann.
Aufgrund solcher Merkmale, wie den vorstehend Beschriebenen, macht es das Regelungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform möglich, genau das Luftvolumen auf ein Luftvolumen zu regeln, das für die Stabilisierung des Betriebs des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs geeignet ist.
Da die Regelungsvorrichtung und das Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben aufgebaut sind, können sie ähnliche vorteilhafte Effekte, wie die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform hervorbringen
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend auf der Basis ihrer Ausführungsformen beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern mit verschiedenen Modifikationen innerhalb eines nicht von dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abweichenden Schutzumfangs in der Praxis ausgeführt werden kann.
Beispielsweise kann die zweite Korrekturbetrag-Schätzeinrichtung 220 in der zweiten Schätzeinrichtung 200 der dritten Ausführungsform so aufgebaut sein, dass ähnlich zu der zweiten Ausführungsform kein sofortiges Auftreten einer zu schätzenden Rückstellkraft ΔPr angenommen wird, wenn sich die Motordrehzahl verändert, und diese als eine eine Ist-Reaktionsverzögerung beinhaltende Rückstellkraft ΔPr geschätzt wird.

Claims

Vorrichtung zum Regeln einer Ansaugluftmenge während eines Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors, mit: einer ersten Schätzeinrichtung (10; 100) zum Schätzen eines einer momentanen Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoments; einer zweiten Schätzeinrichtung (20; 200) zum Schätzen eines einer Differenz zwischen einer Ist-Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechenden Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags; einer dritten Schätzeinrichtung (30; 300) zum Schätzen eines Soll-Abgabedrehmoments auf einer Basis des von der ersten Schätzeinrichtung (10; 100) geschätzten Ist-Abgabedrehmoments und des von der zweiten Schätzeinrichtung (20; 200) geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrages, indem ein Produkt des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags mit einem Verstärkungsfaktor auf das geschätzte Ist-Abgabedrehmoment addiert wird, und wobei der Verstärkungsfaktor gemäß einem Verhältnis eines Druckes abstromseitig von einer Drosselklappe zu einem Druck anstromseitig von der Drosselklappe geschätzt wird; und einer Regelungseinrichtung (60) zum Regeln der Ansaugluftmenge mit einem Ansaugluftmengen-Einstellsystem (50) des Verbrennungsmotors zum Stellen einer Ansaugluftmenge, welche dem von der dritten Schätzeinrichtung (30; 300) geschätzten Soll-Abgabedrehmoment entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Vorrichtung ferner eine Parameterumwandlungseinrichtung (40) aufweist, um das Soll-Abgabedrehmoment, welches von der dritten Schätzeinrichtung (30) geschätzt worden ist, in einen der Ansaugluftmenge entsprechenden Wert umzuwandeln, der dem Soll-Abgabedrehmoment entspricht; und die Regelungseinrichtung (60) die Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengen-Einstellsystem (50) des Verbrennungsmotors zum Erreichen eines Wertes regelt, welcher durch die Parameterumwandlungseinrichtung (40) erzielt worden ist und welcher der dem Soll-Abgabedrehmoment entsprechenden Ansaugluftmenge entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Vorrichtung ferner eine Parameterumwandlungseinrichtung (40) aufweist, um das Soll-Abgabedrehmoment, welches von der Soll-Abgabedrehmoment-Schätzeinrichtung (30) geschätzt worden ist, in eine dem Soll-Abgabedrehmoment entsprechende Drosselklappenöffnung umzuwandeln; und die Regelungseinrichtung (60) mit dem Ansaugluftmengen-Einstellsystem (50) des Verbrennungsmotors eine der Drosselklappenöffnung, welche durch die Parameterumwandlungseinrichtung (40) erzielt worden ist und welche dem Soll-Abgabedrehmoment entspricht, entsprechende Ansaugluftmenge regelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei: das von der ersten Schätzeinrichtung (10) zu schätzende Ist-Abgabedrehmoment als eines, das mit einer Verzögerung erster Ordnung variiert, welche einem Gesamtvolumen von Einlaßrohren in dem Verbrennungsmotor und einem Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor entspricht, bezogen auf eine auf der Basis einer derzeitigen Drosselklappenöffnung geschätzten Ansaugluftmenge geschätzt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der von der zweiten Schätzeinrichtung (20) zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag auf der Basis einer Differenz zwischen einem der Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment und einem der Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der von der zweiten Schätzeinrichtung (20) zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag aufweist, in welchem eine einer Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl entsprechende Rückstellkraft berücksichtigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei in der Rückstellkraft eine einer Veränderung in der Motordrehzahl entsprechende Ansprechverzögerung berücksichtigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: der von der zweiten Schätzeinrichtung (20) zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag aufweist, der einer Geschwindigkeitsableitung entspricht, welche auf einer internen Trägheit des Verbrennungsmotors beruht.
Verfahren zum Regeln einer Luftmenge während eines Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors, mit: einem ersten Schritt (S10; S100) zum Schätzen eines einer momentanen Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors entsprechenden Ist-Abgabedrehmoments; einem zweiten Schritt (S20; S200) zum Schätzen eines einer Differenz zwischen einer Ist-Motordrehzahl und einer Soll-Motordrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechenden Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags; einem dritten Schritt (S30; S300) zum Schätzen eines Soll-Abgabedrehmoments auf einer Basis des im ersten Schritt (S10; S100) geschätzten Ist-Abgabedrehmoments und des in dem zweiten Schritt (S20; S200) geschätzten Abgabedrehmoment-Korrekturbetrages, indem ein Produkt des Abgabedrehmoment-Korrekturbetrags mit einem Verstärkungsfaktor auf das geschätzte Ist-Abgabedrehmoment addiert wird, und wobei der Verstärkungsfaktor gemäß einem Verhältnis eines Druckes abstromseitig von einer Drosselklappe zu einem Druck anstromseitig von der Drosselklappe geschätzt wird; und einem vierten Schritt (S50; S400) zum Regeln der Ansaugluftmenge mit einem Ansaugluftmengen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors, um eine Ansaugluftmenge zu erreichen, welche dem in dem dritten Schritt (S30; S300) geschätzten Soll-Abgabedrehmoment entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei: das Verfahren ferner einen Umwandlungsschritt (S40) aufweist, um das Soll-Abgabedrehmoment, welches in dem dritten Schritt (S30) geschätzt worden ist, in einen der Ansaugluftmenge entsprechenden Wert umzuwandeln, der dem Soll-Abgabedrehmoment entspricht; und der vierte Schritt (S50) die Ansaugluftmenge mit dem Ansaugluftmengen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors zum Erreichen eines Wertes regelt, welcher durch den Umwandlungsschritt (S40) erzielt worden ist und welcher der dem Soll-Abgabedrehmoment entsprechenden Ansaugluftmenge entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei: das Verfahren ferner einen Umwandlungsschritt (S40) zum Umwandeln des Soll-Abgabedrehmoments, welches in dem dritten Schritt (S30) geschätzt worden ist, in eine dem Soll-Abgabedrehmoment entsprechende Drosselklappenöffnung aufweist; und der vierte Schritt (S50) mit dem Ansaugluftmengen-Einstellsystem des Verbrennungsmotors eine der Drosselklappenöffnung, welche in dem Umwandlungsschritt (S40) erzielt worden ist und welche dem Soll-Abgabedrehmoment entspricht, entsprechende Ansaugluftmenge regelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei: das von dem ersten Schritt (S10) zu schätzende Ist-Abgabedrehmoment als eines, das mit einer Verzögerung erster Ordnung variiert, welche einem Gesamtvolumen von Einlaßrohren in dem Verbrennungsmotor und einem Zylindervolumen in dem Verbrennungsmotor entspricht, bezogen auf eine auf der Basis einer derzeitigen Drosselklappenöffnung geschätzten Ansaugluftmenge geschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei: der in dem zweiten Schritt (S20) zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag auf der Basis einer Differenz zwischen einem der Soll-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment und einem der Ist-Motordrehzahl entsprechenden Abgabedrehmoment aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei: der in dem zweiten Schritt (S20) zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag aufweist, in welchem eine einer Differenz zwischen der Soll-Motordrehzahl und der Ist-Motordrehzahl entsprechende Rückstellkraft berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei in der Rückstellkraft eine einer Veränderung in der Motordrehzahl entsprechende Ansprechverzögerung berücksichtigt worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei: der in dem zweiten Schritt (S20) zu schätzende Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag einen Abgabedrehmoment-Korrekturbetrag aufweist, der einer Geschwindigkeitsableitung entspricht, welche auf einer internen Trägheit des Verbrennungsmotors beruht.