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DE10219382A1 - Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

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Publication number
DE10219382A1
DE10219382A1 DE10219382A DE10219382A DE10219382A1 DE 10219382 A1 DE10219382 A1 DE 10219382A1 DE 10219382 A DE10219382 A DE 10219382A DE 10219382 A DE10219382 A DE 10219382A DE 10219382 A1 DE10219382 A1 DE 10219382A1
Authority
DE
Germany
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target
air
control
mode
air system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10219382A
Other languages
English (en)
Inventor
Mamoru Mabuchi
Toshiki Matsumoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Ein Solldrehmoment wird berechnet mittels einer Solldrehmomentberechnungseinrichtung (51) auf der Basis einer gegenwärtigen Beschleunigungseinrichtungsposition, einer Maschinendrehzahl Ne und dergleichen. Eine Sollluftmenge wird mittels einer Sollluftmengenberechnungseinrichtung (52) auf der Basis des gegenwärtigen Solldrehmoments, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen berechnet. Ein Solldrosselwinkel wird mittels einer Solldrosselwinkelberechnungseinrichtung (53) auf der Basis der Sollluftmenge, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen berechnet. Mittels einer Soll-EGR-Ventilöffnungsgradberechnungseinrichtung (54), einer Sollventilsteuerzeitberechnungseinrichtung (56) und einer Soll-SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung (57) werden auf der Basis der Sollluftmenge, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungsgrad) der Luftsysteme als Faktoren, die Änderungen in der einem Zylinder zugeführten Luftmenge bewirken, berechnet. Somit können die unterschiedlichen Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet werden ohne Vergrößerung des Fehlers zwischen der tatsächlichen Luftmenge der Maschine und der Sollluftmenge.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Bestimmung eines Solldrehmoments auf der Basis einer Beschleunigungseinrichtungsposition oder dergleichen und zur Berechnung von Steuerungsparametern einer Brennkraftmaschine.
In einigen Fahrzeugen mit einer fortschrittlichen elektronischen Steuerung der jüngsten Jahre wird zur Verwirklichung einer Steuerbarkeit mit einem guten Ansprechverhalten auf die Betätigung einer Beschleunigungseinrichtung durch den Fahrer ein Solldrehmoment bestimmt auf der Basis einer Beschleunigungsposition oder dergleichen, es wird eine Sollluftmenge eingestellt, und es wird eine Drosselklappe (Drosselventil) in entsprechender Weise mittels eines Motors oder dergleichen angetrieben, um eine tatsächliche Luftmenge mit einer Sollluftmenge in Übereinstimmung zu bringen. Zur Verwirklichung einer verbesserten Ausgangsleistung einer Maschine, zur Verminderung der Abgasemission und zur Verminderung des Energieverbrauchs und dergleichen wurden Fahrzeuge entwickelt mit einer Vielzahl von Systemen, wie einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) und einem Variabelventilsteuerzeitsystem (VVT). Diese Systeme werden mittels eines im Fahrzeug angeordneten Computers in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine gesteuert. Die Druckschrift JP-A-09-53519 offenbart eine Technik zur Einstellung einer Sollabgasrückführungsströmungsrate (Soll-EGR-Ventilwinkel) durch Multiplizieren einer mittels eines Luftströmungsmessers erfassten tatsächlichen Luftmenge mit einer Sollabgasrückführungsrate (Soll-EGR-Rate). Eine Luftmenge, mit der ein Zylinder einer Maschine aufgeladen wird, wird im wesentlichen mittels eines Drosselwinkels gesteuert. Eine Abgasrückführungsströmungsrate (EGR-Strömungsrate, EGR- Ventilwinkel), eine Ventilzeit und dergleichen bilden jedoch Faktoren, die Änderungen in der Luftmenge bewirken. Vergrößert sich der Öffnungsgrad des Abgasrückführventils (EGR-Ventil), dann vergrößert sich beispielsweise die EGR- Strömungsrate, und die Differenz zwischen dem Ansaugdruck und dem Atmosphärendruck (Differenz zwischen dem Druck auf der stromaufliegenden Seite einer Drosselklappe und dem Druck der stromabliegenden Seite) vermindert sich. Gemäß der Darstellung in Fig. 8 tritt daher eine Kennlinie in der Weise auf, dass eine Luftmenge Afr (eine Menge an frischer Luft) die in einen Zylinder strömt, vermindert wird, wenn ein Öffnungsgrad EGRac eines EGR-Ventils sich vergrößert.
Im Falle der Berechnung des Soll-EGR-Ventilöffnungsgrads unter Verwendung der tatsächlichen Luftmenge tritt daher ein in Fig. 9 gezeigtes Phänomen auf. Wird eine tatsächliche Luftmenge Aac aus bestimmten Gründen größer als eine Sollluftmenge Atg, dann wird gemäß Fig. 9 der Öffnungsgrad des EGR-Ventils EGRRac im Sinne einer Verminderung auf der Basis eines Anpassungskennfelds des EGR-Ventilöffnungsgrads gesteuert. Somit vermindert sich die EGR-Strömungsrate, vermindert sich ein Ansaugdruck (Druckstrom ab einer Drosselklappe) Pi, und eine Druckdifferenz Pd zwischen stromauf- und stromabliegenden Positionen bezüglich der Drosselklappe wird vergrößert. Im Ergebnis tritt ein Nachteil ("Teufelskreis") in der Weise auf, dass die tatsächliche Luftmenge Aac größer und größer wird im Vergleich zur Sollluftmenge Atg. Zusammengefasst wird in dem Fall der Berechnung des Soll-EGR-Ventilöffnungsgrads unter Verwendung der tatsächlichen Luftmenge der Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad in Richtung einer Vergrößerung des Fehlers der tatsächlichen Luftmenge berechnet, und es tritt die negative Folge auf, dass die Steuerungsgenauigkeit (Drosselsteuerungsgenauigkeit) der tatsächlichen Luftmenge zur Sollluftmenge mehr und mehr verschlechtert wird.
Ein derartiges Problem ist nicht auf Abgasrückführungssysteme (EGR-System) beschränkt, sondern tritt ebenfalls in dem Fall auf, dass Steuerungsparameter verschiedener Luftsysteme als Faktoren zum Bewirken von Änderungen in der Menge der einem Zylinder zugeführten Luft, wie das VVT-System und ein Wirbelsteuerungsventil, auf der Basis der tatsächlichen Luftmenge berechnet werden. Ein gleichartiges Problem tritt in dem Fall der Berechnung der Steuerungsparameter von Luftsystemen auf der Basis des tatsächlichen Ansaugdrucks auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art auszugestalten, die in der Lage ist, Luftsysteme in stabiler Weise zu steuern, so dass sie nicht in einfacher Weise durch Änderungen in der tatsächlichen Luftmenge (tatsächlicher Ansaugdruck) beeinflusst werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, unterschiedliche Steuerungsparameter von Luftsystemen zu berechnen ohne Vergrößerung eines Fehlers zwischen einer tatsächlichen Luftmenge (tatsächlicher Ansaugdruck) und einer Sollluftmenge (Sollansaugdruck).
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mittels einer Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Bestimmung eines Solldrehmoments auf der Basis einer Beschleunigungseinrichtungsposition oder dergleichen und Berechnung einer Sollluftmenge und/oder eines Sollansaugdrucks, mit einer Luftsystemsteuerungseinrichtung zur Berechnung eines Steuerungsparameters eines Luftsystems als ein Faktor zum Bewirken von Änderungen in einer Menge einer einem Zylinder zugeführten Luft unter Verwendung der Sollluftmenge und/oder des Sollansaugdrucks. Entsprechend diesem Aufbau können Steuerungsparameter von Luftsystemen ohne Vergrößerung eines Fehlers berechnet werden, auch wenn der Fehler zwischen einer tatsächlichen Luftmenge (tatsächlicher Ansaugdruck) und einer Sollluftmenge (Sollansaugdruck) auftritt.
Bei der Steuerung der Luftsysteme entsprechend den berechneten Steuerungsparametern können die Luftsysteme in stabiler Weise gesteuert werden, ohne dass sie durch Änderungen in der tatsächlichen Luftmenge (tatsächlicher Ansaugdruck) leicht beeinflusst werden. Ein Steuerungsparameter von zumindest einem aus einem Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) und einem Luftströmungssteuerungsventil (wie beispielsweise eines Wirbelsteuerungsventils) und einer Variabelventileinheit (variable Ventilsteuerzeiteinheit oder variable Ventilanhebungseinrichtung) können als Steuerungsparameter des Luftsystems berechnet werden unter Verwendung der Sollluftmenge und/oder des Sollansaugdrucks. Das EGR-Ventil, das Luftströmungssteuerungsventil und die Variabelventileinheit stellen einen Hauptfaktor zum Bewirken von Änderungen in der Luftmenge dar. Bei der Anwendung der Erfindung bei einer Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einer dieser Einrichtungen und der Steuerung einer dieser Einrichtungen kann das Luftsystem in stabiler Weise ohne Beeinflussung durch Änderungen in der tatsächlichen Luftmenge (tatsächlicher Ansaugdruck) gesteuert werden.
Liegt eine Vielzahl von Steuerungsparametern der Luftsysteme als Faktoren zur Bewirkung von Änderungen in der Luftmenge vor, dann können sämtliche Steuerungsparameter auf der Basis der Sollluftmenge (Sollansaugdruck) berechnet werden, oder es können lediglich einige der Steuerungsparameter als Hauptteil der Steuerungsparameter auf der Basis der Sollluftmenge (Sollansaugdruck) berechnet werden.
Ein Steuerungsparameter eines Luftsystems kann berechnet werden unter Verwendung einer korrigierten Sollluftmenge und/oder eines korrigierten Ansaugdrucks, die erhalten werden mittels Durchführen einer Verzögerungskorrektur bezüglich der Sollluftmenge und/oder des Sollluftdrucks lediglich mittels eines Betrags entsprechend einer Ansaugverzögerung. Mit diesem Aufbau kann eine Abweichung in den Zeitverhältnissen zwischen der Sollluftmenge (Sollansaugdruck) und den Steuerungsparametern der Luftsysteme infolge einer Ansaugverzögerung kompensiert werden, wodurch die Genauigkeit der Berechnung der Steuerungsparameter der Luftsysteme verbessert werden kann. Ein Steuerungsparameter des Luftsystems kann berechnet werden unter Verwendung einer korrigierten Sollluftmenge und/oder eines korrigierten Sollansaugdrucks, der erhalten wird mittels des Durchführens einer Verzögerungskorrektur eines Betrags entsprechend einer Ansaugverzögerung und, zusätzlich, einer Vorauskorrektur eines Betrags entsprechend einer Betätigungsverzögerung eines Betätigungsglieds des Luftsystems. Somit kann die Betätigungsverzögerung eines Betätigungsglieds des Luftsystems ebenfalls korrigiert werden. Im Ergebnis können das Verhalten der tatsächlichen Luftmenge und das Verhalten der optimalen Luftmenge eines Betätigungsglieds des Luftsystems miteinander in Übereinstimmung gebracht werden, und die Berechnungsgenauigkeit der Steuerungsparameter der Luftsysteme kann weiter verbessert werden.
Es ist ferner möglich, eine Betriebsartenumschaltung vorzunehmen zwischen einer ersten Steuerungsbetriebsart zur Berechnung eines Steuerungsparameters eines Luftsystems unter Verwendung der Sollluftmenge und/oder des Sollansaugdrucks, und einer zweiten Steuerungsbetriebsart zur Berechnung eines Steuerungsparameters eines Luftsystems unter Verwendung einer tatsächlichen Luftmenge und/oder eines tatsächlichen Ansaugdrucks in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen.
Beispielsweise ist es möglich, zur ersten Steuerungsbetriebsart in einer gleichförmigen Fahrbetriebsart, und zur zweiten Steuerungsbetriebsart in einer Übergangsfahrbetriebsart umzuschalten. In der gleichförmigen Fahrbetriebsart, in der die Betriebsbedingungen im wesentlichen konstant gehalten werden, konvergiert insbesondere die tatsächliche Luftmenge (tatsächlicher Ansaugdruck) gegen die Sollluftmenge (Sollansaugdruck). Folglich wird die Betriebsart zur ersten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet. Bei der Verwendung der Sollluftmenge (Sollansaugdruck) können die Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet werden. Auch wenn die tatsächliche Luftmenge (der tatsächliche Ansaugdruck) aus bestimmten Gründen während der gleichförmigen Fahrbetriebsart veränderlich ist, kann verhindert werden, dass die Steuerung der Luftsysteme durch den Einfluss der Änderungen gestört wird, so dass die Luftsysteme in stabiler Weise gesteuert werden können. In der Übergangsfahrbetriebsart, in welcher sich die Betriebsbedingungen ändern, tritt ein Einfluss infolge der Ansaugverzögerung auf. Folglich wird die Betriebsart zur zweiten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet, und die Steuerungsparameter des Luftsystems werden berechnet unter Verwendung der tatsächlichen Luftmenge (des tatsächlichen Ansaugdrucks). Auf diese Weise können die Luftsysteme mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit bezüglich einer Änderung in den Maschinenbetriebsbedingungen während der Übergangsfahrbetriebsart gesteuert werden.
Es ist ferner möglich, die Betriebsart zur ersten Steuerungsbetriebsart in einem Leerlaufzustand umzuschalten, und die Betriebsart zur zweiten Steuerungsbetriebsart in einer Fahrbetriebsart umzuschalten. Auf diese Weise, indem die Betriebsart in einem Leerlaufzustand der ersten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet wird, wird die Leerlaufdrehzahl (Leerlaufgeschwindigkeit) stabilisiert, und Fahrzeugvibrationen und dergleichen können im Leerlaufzustand vermindert werden. Durch Umschalten der Betriebsart zur zweiten Betriebsart in dem Fahrzustand kann das Luftsystem mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf Änderungen in den Betriebsbedingungen gesteuert werden.
Die Erfindung kann sowohl bei einer Ansaugkanaleinspritzmaschine als auch bei einer Direkteinspritzmaschine angewendet werden. Insbesondere in dem Fall der Anwendung der Erfindung bei einer Direkteinspritzmaschine ist es möglich, einen Steuerungsparameter eines Luftsystems zu berechnen unter Verwendung der Sollbrennstoffmenge bei einer Schichtladeverbrennungsbetriebsart (SC-Betriebsart) und einem Steuerungsparameter eines Luftsystems zur Berechnung der Verwendung einer Sollluftmenge und/oder eines Sollansaugdrucks in einer Schichtladeverbrennungsbetriebsart. In der Schichtladeverbrennungsbetriebsart wird Brennstoff in einem Verdichtungstakt eingespritzt, so dass die Schichtladeverbrennungsbetriebsart (SC-Betriebsart) ebenfalls als Verdichtungstakteinspritzbetriebsart bezeichnet wird. In einer gleichförmigen Verbrennungsbetriebsart (UC-Betriebsart) wird Brennstoff in einen Ansaugtakt eingespritzt, so dass die UC-Betriebsart auch als Ansaugtakteinspritzbetriebsart bezeichnet wird. Da das Drehmoment der Brennkraftmaschine in der Schichtladebetriebsart gesteuert wird durch Berechnung eines Steuerungsparameters eines Luftsystems unter Verwendung der Sollbrennstoffmenge in der Schichtladebetriebsart kann ein geeigneter Steuerungsparameter entsprechend dem Solldrehmoment eingestellt werden. Da das Drehmoment der Brennkraftmaschine in der gleichförmigen Verbrennungsbetriebsart gesteuert wird durch Berechnen eines Steuerungsparameters eines Luftsystems unter Verwendung der Sollluftmenge (des Solleinlassdrucks) in der gleichförmigen Verbrennungsbetriebsart kann ein geeigneter Steuerungsparameter entsprechend dem Solldrehmoment eingestellt werden.
Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele werden gewürdigt und es werden Verfahren des Betriebs und die Funktion der jeweiligen Teile verständlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den zugehörigen Patentansprüchen und den Zeichnungen, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des Maschinensteuerungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Berechnungsfunktion einer elektronischen Steuerungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Berechnungsfunktion der elektronischen Steuerungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Einlassverzögerungskompensationseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Luftsystemsteuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Luftsystemsteuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Berechnungsfunktion der elektronischen Steuerungseinheit gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Winkel eines EGR-Ventils und einer Luftmenge, und
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Vergrößerung eines Fehlers zwischen der tatsächlichen Luftmenge und einer Sollluftmenge.
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird nachstehend ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem die Erfindung bei einer Ansaugkanaleinspritzmaschine angewendet wird.
Zuerst wird der schematische Aufbau des gesamten Maschinensteuerungssystems unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. In dem am weitesten stromaufliegenden Teil eines Ansaugrohrs 12 einer Maschine 11 als einer Brennkraftmaschine ist ein (nicht gezeigter) Luftreiniger vorgesehen, und auf der stromabliegenden Seite des Luftreinigers ist ein Luftströmungsmesser 13 vorgesehen zur Erfassung einer Ansaugluftmenge. Auf der stromabliegenden Seite des Luftströmungsmessers 13 befindet sich eine Drosselklappe (Drosselventil) 15, deren Winkel mittels eines Motors 14 wie beispielsweise eines Gleichstrommotors; eingestellt wird. Der Motor 14 wird entsprechend einem Ausgangssignal einer elektronischen Steuerungseinheit (nachstehend als "ECU" bezeichnet) 16 angesteuert zur Steuerung des Winkels (Drosselwinkel) der Drosselklappe 15, und es wird eine Menge an Ansaugluft für jeden Zylinder mittels des Drosselwinkels eingestellt.
Ein Druckausgleichsbehälter 17 ist stromab der Drosselklappe 15 vorgesehen, und ein Ansaugdrucksensor 18 zur Erfassung des Ansaugdrucks ist an dem Druckausgleichsbehälter 17 angeordnet. Ein Ansaugkrümmer 19 zum Einleiten von Luft in jedem der Zylinder der Maschine 11 ist mit dem Druckausgleichsbehälter 17 verbunden, und ein Wirbelsteuerungsventil 20 (Luftströmungssteuerungsventil) zur Steuerung eines Wirbels in einem Zylinder einer Maschine 11 ist in dem Ansaugkrümmer jedes Zylinders vorgesehen. Ein Brennstoffeinspritzventil 21 zum Einspritzen von Brennstoff ist in der Nähe des Ansaugeinlasses des Ansaugkrümmeres 19 jedes Zylinders vorgesehen. In dem Zylinderkopf der Maschine 11 ist eine Zündkerze 25 an jedem Zylinder angeordnet, und das Luft-Brennstoffgemisch in dem Zylinder wird mittels einer Funkenentladung der Zündkerze 25 gezündet. Ein Einlassventil 26 und ein Auslassventil 27 der Maschine 11 werden jeweils mittels Nockenwellen 28 und 29 betrieben, und die Nockenwelle 28 auf der Ansaugseite ist mit einer hydraulischen variablen Ventilsteuerzeiteinheit (VVT-Einheit) 30 zum Ändern der Zeiten des Öffnens und Schließens des Einlassventils 26 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen ausgestattet. Der Öldruck zum Ansteuern der Variabelventilsteuerzeiteinheit (VVT-Einheit) 30 wird mittels eines Öldrucksteuerungsventils 31 gesteuert.
Andererseits ist ein Abgasrohr 36 der Maschine 11 mit einem Katalysator 37 wie einem Dreiwegekatalysator zur Behandlung (Reinigung) der Abgase ausgestattet. Auf der stromaufliegenden Seite des Katalysators 37 ist ein Luft- Brennstoffverhältnissensor 38 (oder Sauerstoffsensor) vorgesehen zur Erfassung des Luft-Brennstoffverhältnisses (fetter oder magerer Zustand) des Abgases. Zwischen der stromaufliegenden Seite des Luft-Brennstoffverhältnissensors 38 und des Druckausgleichsbehälters 17 im Abgasrohr 36 ist ein Abgasrückführungsrohr (EGR-Rohr) 19 zum Rückführen eines Teils des Abgases zur Ansaugseite verbunden. In etwa der Mitte des Abgasrückführungsrohrs 39 ist ein Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) 40 vorgesehen zur Steuerung der zurückgeführten Abgasmenge (EGR-Menge). Die Position eines Beschleunigungspedals (Beschleunigungseinrichtungsposition) wird mittels eines Beschleunigungseinrichtungshubsensors 41 erfasst.
Die elektronische Steuerungseinheit 16 zur Steuerung der Maschinenbetriebsbedlngungen besteht im wesentlichen aus einem Mikrocomputer. Die elektronische Steuerungseinheit 16 umfasst einen Speicher ROM (Speichermedium). Mittels der Durchführung eines Maschinensteuerungsprogramms, das in dem Speicher ROM gespeichert ist, wird die Funktion jeder der in Fig. 2 gezeigten Einrichtungen verwirklicht. Die Funktionen der Einrichtungen werden nachstehend im Einzelnen beschrieben.
Eine Solldrehmomentberechnungseinrichtung 50 berechnet ein Solldrehmoment Ttg mittels eines Kennfelds oder eines numerischen Ausdrucks auf der Basis einer gegenwärtigen Beschleunigungseinrichtungsposition Acc, einer Maschinendrehzahl (Maschinengeschwindigkeit) Ne und dergleichen. Eine Sollluftmengenberechnungseinrichtung 52 berechnet eine Sollluftmenge Atg mittels eines Kennfelds oder eines numerischen Ausdrucks auf der Basis des gegenwärtigen Solldrehmoments, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen.
Eine Solldrosselwinkelberechnungseinrichtung 53 berechnet einen Solldrosselwinkel THtg unter Verwendung eines inversen Modells eines Ansaugsystemmodells oder dergleichen auf der Basis der Sollluftmenge Atg, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen und gibt ein Steuerungssignal entsprechend dem Solldrosselwinkel an die Drosselklappenansteuerungseinrichtung 14 aus zum Ansteuern der Drosselklappe 15, wodurch der tatsächliche Drosselwinkel zu dem Solldrosselwinkel gesteuert wird. In dem Ausführungsbeispiel bildet der Motor 14 die Drosselklappenansteuerungseinrichtung. Zum Zeitpunkt der Berechnung des Solldrosselwinkels kann unter zusätzlicher Berücksichtigung der Steuerungsparameter der Luftsysteme als Faktoren, die Änderungen in der dem Zylinder zugeführten Luftmenge bewirken, zusätzlich zur Sollluftmenge und der Maschinendrehzahl Ne der Solldrosselwinkel berechnet werden. Beispielsweise können ein Soll-EGR-Ventilgrad EGRtg der Öffnung als Sollwert der Abgasrückführungssteuerung, eine Sollventilsteuerzeit WTtg als Sollwert der WT-Einheit 30, ein Sollgrad SCVtg der Öffnung als Sollwert des Wirbelsteuerungsventils 20 oder dergleichen verwendet werden.
Eine Soll-EGR-Ventilöffnungsgradberechnungseinrichtung 54 berechnet einen Soll-EGR-Wertöffnungsgrad EGRtg mittels eines Kennfelds oder dergleichen auf der Basis der Sollluftmenge Atg, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen, und gibt ein Steuerungssignal entsprechend dem Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad an die EGR-Ventilantriebseinrichtung 55, wie einen Motor zum Antreiben des EGR-Ventils 40 ab, wodurch ein tatsächlicher EGR-Ventilöffnungsgrad EGRac auf einen Soll-EGR- Ventilöffnungsgrad gesteuert wird.
Die Sollventilsteuerungszeitberechnungseinrichtung 56 berechnet eine Sollventilsteuerzeit WTtg aus einem Kennfeld oder dergleichen auf der Basis der Sollluftmenge Atg, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen, und gibt ein Steuerungssignal gemäß dem Berechnungswert an das Öldrucksteuerungsventil 31 (WT-Antriebseinrichtung) aus zum Antreiben der WT-Einheit 30, und steuert eine tatsächliche Ventilsteuerzeit WTac auf eine Sollventilsteuerzeit WTtg.
Eine Soll-SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 57 berechnet einen Sollöffnungsgrad SCVtg aus einem Kennfeld oder dergleichen auf der Basis der Sollluftmenge, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen, und gibt ein Steuerungssignal entsprechend dem Sollöffnungsgrad SCVtg an die SCV-Antriebseinrichtung 58 wie einen Motor zum Antreiben der SCV-Einrichtung 20 aus, und steuert einen tatsächlichen Öffnungsgrad SCVac auf einen Sollöffnungsgrad SCVtg.
Die Soll-EGR-Ventilöffnungsgradberechnungseinrichtung 54, die Sollventilsteuerzeitberechnungseinrichtung 56 und die Soll- SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 57 bilden die Luftsystemsteuerungseinrichtung in den Patentansprüchen.
Andererseits berechnet eine Zylinderluftmengenberechnungseinrichtung 59 eine Zylinderluftmenge Ain mittels eines Ansaugsystemmodells auf der Basis einer Drosseldurchlassluftmenge Afm, die angegeben ist durch eine Ausgabe des Luftströmungsmessers 13, der Maschinendrehzahl Ne, des durch eine Ausgabe des Ansaugdrucksensors 18 angegebenen Ansaugdrucks Pi und dergleichen. Eine Sollbrennstoffmengenberechnungseinrichtung 60 berechnet eine Sollbrennstoffmenge Ftg durch Aufteilen der Zylinderluftmenge Ain mittels des Sollluft- Brennstoffverhältnisses Aftg, das durch die Sollluft- Brennstoffverhältniseinstelleinrichtung 61 eingestellt wird. Die Berechnung wird durchgeführt entsprechend "Ftg = Ain/AFtg × Konstante".
Eine Brennstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung 62 bestimmt eine endgültige Brennstoffeinspritzmenge durch Multiplizieren der Sollbrennstoffmenge Ftg mit unterschiedlichen Korrekturfaktoren (Kühlwassertemperaturkorrekturfaktor, Luft- Brennstoffverhältnisregelungskorrekturfaktor, Lernkorrekturfaktor und dergleichen). Eine Zündzeitberechnungseinrichtung 64 berechnet eine Zündzeit für jeden Zylinder in Abhängigkeit von den Maschinenbetriebsbedingungen mittels eines Kennfelds oder dergleichen, steuert die Zündkerzenansteuerungseinrichtung 56 zu der Zündzeit an, und legt eine hohe Spannung an die Zündkerze 25 zur Erzeugung einer Funkenentladung an.
In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel zum Zeitpunkt der Berechnung der Steuerungsparameter (Soll- EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV- Öffnungsgrad) der Luftsysteme als Faktoren, die Änderungen in der den Zylinder zugeführten Luftmenge bewirken, werden die Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet unter Verwendung der Sollluftmenge. Auch in dem Falle, in dem ein Fehler zwischen der tatsächlichen Luftmenge und der Sollluftmenge auftritt, können die Steuerungsparameter der Luftsysteme folglich ohne Vergrößerung des Fehlers berechnet werden, so dass die Luftsysteme (EGR-Ventilöffnungsgrad, Ventilsteuerzeit und SCV-Öffnungsgrad) in stabiler Weise ohne einfachen Einfluss der Änderungen der tatsächlichen Luftmenge stabil gesteuert werden können.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Ansaugverzögerung tritt auf, da eine Ansaugluft die Drosselklappe 15 durchströmt, bis sie in einen Zylinder gelangt. In einer gleichförmigen Fahrbetriebsart, in der die Maschinenbetriebsbedingungen im wesentlichen konstant gehalten werden, tritt ein Einfluss der Ansaugverzögerung nicht auf. In einer Übergangsfahrbetriebsart, in welcher sich die Maschinenbetriebsbedingungen nicht ändern, tritt jedoch ein Einfluss der Ansaugverzögerung auf.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in den Fig. 3 und 4 zum Zeitpunkt der Berechnung der Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungsgrad) der Luftsysteme wird die Sollluftmenge einer Verzögerungskorrektur lediglich mit einem Betrag entsprechend der Ansaugverzögerung unterworfen. Bei der Verwendung einer korrigierten Sollluftmenge werden der Soll-EGR- Ventilöffnungsgrad, die Sollventilsteuerzeit und der Soll- SCV-Öffnungsgrad jeweils mittels der Soll-EGR- Ventilöffnungsgradberechnungseinrichtung 54, der Sollventilsteuerzeitberechnungseinrichtung 56 und der Soll- SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 57 berechnet.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4 approximiert eine Ansaugverzögerungskompensationseinrichtung 66 die Ansaugverzögerung durch eine Verlustzeit und eine Verzögerung erster Ordnung und korrigiert die Sollluftmenge lediglich durch einen Betrag entsprechend der Ansaugverzögerung. Die Ansaugverzögerungskompensationseinrichtung 66 besteht aus einem Verlustzeitelement 67 (1/zn), einer Zeitkonstanteneinstelleinrichtung 68 und einem Erster- Ordnung-Verzögerungsfilter 69. Das Verlustzeitelement 67 verzögert die mittels der Sollluftmengenberechnungseinrichtung 52 berechnete Sollluftmenge lediglich um den Betrag der Verlustzeit, und gibt verzögert eine Sollluftmenge x(i) zu dem Erster-Ordnung- Verzögerungsfilter 69. Die Zeitkonstanteneinstelleinrichtung 68 berechnet eine Zeitkonstante τ des Erster-Ordnung- Verzögerungsfilters 69 aus einem Kennfeld in Abhängigkeit von einer gegenwärtigen Maschinendrehzahl Ne. Das Erster-Ordnung- Verzögerungsfilter 69 führt eine Verzögerungskorrektur mit der Sollluftmenge lediglich mit dem Betrag entsprechend der Ansaugverzögerung gemäß der nachfolgenden Gleichung durch.
y(i) = y(i-1) + (ts/τ) × {x(i) - y(i-1)}
wobei y(i) eine Ausgabe (einer Verzögerungskorrektur unterworfene korrigierte Sollluftmenge) des Erster-Ordnung- Verzögerungsfilters 69, y(i-1) eine Ausgabe zur Zeit der letztmaligen Berechnung des Erster-Ordnung-Verzögerungs­ filters 69 ist, und ts bezeichnet eine Abtastzeit.
Die Soll-EGR-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 54, die Sollventilsteuerzeitberechnungseinrichtung 56 und die Soll- SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 57 berechnen die Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungswinkel, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungswinkel) der Luftsysteme aus einem Kennfeld oder dergleichen auf der Basis der korrigierten Sollluftmenge y(i), die der Verzögerungskorrektur der Ansaugverzögerungskompensationseinrichtung 66 unterworfen ist, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen.
In dem vorstehenden zweiten Ausführungsbeispiel werden die Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet unter Verwendung der korrigierten Sollluftmenge, die erhalten wurde durch Verzögern der Sollluftmenge lediglich um den Betrag entsprechend der Ansaugverzögerung. Folglich kann eine Abweichung in der Zeit zwischen der Sollluftmenge und den Steuerungsparametern der Luftsysteme infolge einer Ansaugverzögerung kompensiert werden, und die Genauigkeit der Berechnung der Steuerungsparameter der Luftsysteme kann verbessert werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Umschalten bewirkt zwischen einer ersten Steuerungsbetriebsart zur Berechnung der Steuerungsparameter der Luftsysteme unter Verwendung der Sollluftmenge, und einer zweiten Betriebsart zur Berechnung der Steuerungsparameter der Luftsysteme unter Verwendung der tatsächlichen Luftmenge in Abhängigkeit von den Maschinenbetriebsbedingungen. Ein Luftsystemsteuerungs­ programm gemäß Fig. 5 wird jeweils nach vorbestimmten Zeiten oder vorbestimmten Kurbelwellenwinkeln mittels der elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 16 verarbeitet. Die Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungsgrad) der Luftsysteme werden in der nachfolgenden Weise berechnet. Zuerst wird in Schritt 101 bestimmt, ob sich die Maschinenbetriebsbedingungen in der gleichförmigen Fahrbetriebsart befinden oder nicht. Ist die Antwort "JA" dann geht das Programm zu Schritt 102 über, in welchem die Betriebsart umgeschaltet wird zur ersten Steuerungsbetriebsart, und wobei in gleicher Weise wie bei dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel die Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungsgrad) der Luftsysteme berechnet werden unter Verwendung der Sollluftmenge. Insbesondere werden die Steuerungsparameter berechnet unter Verwendung eines Kennfelds oder dergleichen auf der Basis der Sollluftmenge, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen.
Wird andererseits in Schritt 101 die Übergangsfahrbetriebsart bestimmt, dann geht das Programm zu dem Schritt 103, in welchem die Betriebsart zur zweiten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet wird und die Steuerungsparameter (Soll-EGR- Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV- Öffnungsgrad) der Luftsysteme berechnet werden unter Verwendung einer tatsächlichen Luftmenge (Berechnungswert der Zylinderluftmengenberechnungseinrichtung 59). Insbesondere werden die Steuerungsparameter berechnet unter Verwendung eines Kennfelds oder dergleichen auf der Basis der tatsächlichen Luftmenge, der Maschinendrehzahl und dergleichen.
In dem vorstehenden dritten Ausführungsbeispiel in der gleichförmigen Fahrbetriebsart, in welcher die Maschinenbetriebsbedingungen im wesentlichen konstant gehalten werden, und unter Berücksichtigung, dass die tatsächliche Luftmenge gegen die Sollluftmenge konvergiert wird die Betriebsart zur ersten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet. Bei der Verwendung der Sollluftmenge werden die Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet. Auch wenn die tatsächliche Luftmenge aus bestimmten Gründen während der gleichmäßigen Fahrbetriebsart veränderlich ist, kann bei der Steuerung der Luftsysteme verhindert werden, dass eine Störung durch den Einfluss der Änderungen auftritt, und die Luftsysteme können in stabiler Weise gesteuert werden. In der Übergangsfahrbetriebsart, in welcher sich die Maschinenbetriebsbedingungen ändern, und unter Berücksichtigung des Auftretens des Einflusses der Ansaugverzögerung wird die Betriebsart zur zweiten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet. Die Steuerungsparameter der Luftsysteme werden unter Verwendung der tatsächlichen Luftmenge berechnet. Daher können die Luftsysteme mit hoher Ansprechempfindlichkeit bezüglich der Änderungen in den Maschinenbetriebsbedingungen während der Übergangsfahrbetriebsart gesteuert werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
In einem vierten Ausführungsbeispiel wird ein Luftsystemsteuerprogramm gemäß Fig. 6 jeweils nach vorbestimmten Zeiten oder vorbestimmten Kurbelwellenwinkeln verarbeitet. Wird das Programm gestartet, dann wird in Schritt 201 zuerst bestimmt, ob die gegenwärtigen Maschinenbetriebsbedingungen in dem Leerlaufzustand sind oder nicht. Ist die Antwort "JA", dann geht das Programm zu einem Schritt 202, in welchem die Betriebsart zur ersten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet wird, und in gleicher Weise wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel werden Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungsgrad) der Luftsysteme unter Verwendung der Sollluftmenge berechnet.
Ist demgegenüber die Antwort in Schritt 201 "NEIN", dann geht das Programm zu einem Schritt 203 über, in welchem die Betriebsart zur zweiten Steuerungsbetriebsart umgeschaltet wird, und wobei in gleicher Weise wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Steuerungsparameter (Soll-EGR- Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV- Öffnungsgrad) der Luftsysteme unter Verwendung der tatsächlichen Luftmenge (Berechnungswert der Zylinderluftmengenberechnungseinrichtung 59) berechnet werden.
In dem vorstehenden vierten Ausführungsbeispiel wird durch Umschalten der Betriebsart zur ersten Steuerungsbetriebsart in dem Leerlaufzustand eine Leerlaufdrehzahl (Leerlaufgeschwindigkeit) stabilisiert und es werden hierbei Fahrzeugvibrationen und dergleichen im Leerlaufzustand vermindert. Durch das Umschalten der Betriebsart zur zweiten Steuerungsbetriebsart in dem Fahrzustand können die Luftsysteme mit hoher Ansprechempfindlichkeit bezüglich einer Änderung in den Maschinenbetriebsbedingungen gesteuert werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
In einem fünften Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung bei einer Direkteinspritzmaschine mit dem direkten Einspritzen eines Brennstoffs mittels eines Brennstoffeinspritzventils in einen Zylinder verwendet. Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des fünften Ausführungsbeispiels. Die Komponenten sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels und werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei ihre Beschreibung hier nicht mehr wiederholt wird.
In dem fünften Ausführungsbeispiel besteht die elektronische Steuerungseinheit ECU 16 aus einer ersten Steuerungseinrichtung 70 zur Durchführung einer gleichförmigen Verbrennungsbetriebsart (UC-Betriebsart) und einer zweiten Steuerungseinrichtung 80 zur Durchführung einer Schichtladeverbrennungsbetriebsart (SC-Betriebsart). Die erste Steuerungseinrichtung 70 weist einen zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung in Fig. 2 gleichartigen Aufbau auf. Eine Verbrennungsbetriebsartenschalteinrichtung 71 schaltet eine Verbrennungsbetriebsart durch Auswählen einer Betriebsart aus der UC-Betriebsart (Ansaugtakteinspritzbetriebsart) und der SC-Betriebsart (Kompressionstakteinspritzbetriebsart) aus einem Kennfeld oder dergleichen in Abhängigkeit von dem mittels der Solldrehmomentberechnungseinrichtung 51 berechneten Solldrehmoment und der Maschinendrehzahl Ne. Beispielsweise wird in einem Niedergeschwindigkeitsbereich und einem Niederdrehmomentbereich die SC-Betriebsart ausgewählt. In der SC-Betriebsart wird eine kleine Brennstoffmenge direkt in einen Zylinder während des Kompressionstakts eingespritzt zur Erzeugung eines Schichtladungs-Luft-Brennstoffgemischs, und eine Schichtladeverbrennung wird durchgeführt, wobei ein wirtschaftlicher Brennstoffverbrauch verbessert wird. In einem mittleren/höheren Drehzahlbereich und einem mittleren/höheren Drehmomentbereich wird die UC-Betriebsart ausgewählt. In der UC-Betriebsart wird die Brennstoffeinspritzmenge vergrößert, wird der Brennstoff direkt in einen Zylinder in den Ansaugtakt zur Erzeugung eines gleichförmigen Luft-Brennstoffgemischs eingespritzt und wird der Brennstoff gleichförmig verbrannt, wodurch eine Maschinenausgangsleistung und ein Bremsdrehmoment vergrößert werden.
In der UC-Betriebsart werden in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mittels der Soll-EGR- Ventilöffnungsgradberechnungseinrichtung 54, der Sollventilsteuerzeitberechnungseinrichtung 56 und der Soll- SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 57 die Steuerungsparameter der Luftsysteme unter Verwendung der Sollluftmenge berechnet. In gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel kann die Sollluftmenge einer Verzögerungskorrektur um lediglich einen Betrag entsprechend der Ansaugverzögerung unterworfen werden.
Andererseits wird in der SC-Betriebsart das mittels der Solldrehmomentberechnungseinrichtung 51 berechnete Solldrehmoment mittels der Sollbrennstoffbetragberechnungseinrichtung 72 in den Sollbrennstoffbetrag umgewandelt, und es wird die Sollbrennstoffmenge mittels der Brennstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung 73 mit verschiedenen Korrekturfaktoren (einem Kühlwassertemperaturkorrekturfaktor, einem Luft- Brennstoffverhältnisregelungskorrekturfaktor, einem Lernkorrekturfaktor und dergleichen) multipliziert, wodurch eine endgültige Brennstoffeinspritzmenge erhalten wird. Die Sollbrennstoffmenge wird mit dem Sollluft- Brennstoffverhältnis mittels der Sollluftmengenberechnungseinrichtung 74 multipliziert zur Berechnung der Sollluftmenge. Mittels einer Solldrosselwinkelberechnungseinrichtung 75 wird ein Solldrosselwinkel auf der Basis der Sollluftmenge, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen berechnet und der tatsächliche Drosselwinkel wird auf den Solldrosselwinkel gesteuert. In der SC-Betriebsart unter Verwendung der mittels der Soll-Brennstoffmengenberechnungseinrichtung 72 berechneten Sollbrennstoffmenge werden die Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungsgrad) der Luftsysteme mittels der Soll-EGR- Öffnungsgradberechnungseinrichtung 76, einer Sollventilsteuerzeitberechnungseinrichtung 77 und einer Soll- SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 78 berechnet.
In dem fünften Ausführungsbeispiel unter Berücksichtigung, dass das Maschinendrehmoment mittels der Brennstoffmenge während der SC-Betriebsart gesteuert wird, werden die Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet unter Verwendung der Sollluftmenge in der SC-Betriebsart. Folglich können geeignete Steuerungsparameter, die an das Solldrehmoment angepasst sind, eingestellt werden. Unter Berücksichtigung, dass das Maschinendrehmoment mittels der Luftmenge während der UC-Betriebsart gesteuert wird, können die Steuerungsparameter der Luftsysteme unter Verwendung der Sollluftmenge in der UC-Betriebsart berechnet werden. Daher können geeignete Steuerungsparameter, die an das Solldrehmoment angepasst sind, eingestellt werden.
In gleicher Weise wie bei dem dritten oder vierten Ausführungsbeispiel kann die Betriebsart umgeschaltet werden zwischen der ersten Steuerungsbetriebsart zur Berechnung der Steuerungsparameter der Luftsysteme unter Verwendung der Sollluftmenge, und der zweiten Steuerungsbetriebsart zur Berechnung der Steuerungsparameter der Luftsysteme unter Verwendung der tatsächlichen Luftmenge in Abhängigkeit von den Maschinenbetriebsbedingungen.
Anstelle der vorstehenden Vielzahl von Ausführungsbeispielen können ebenfalls die folgenden Ausführungen verwendet werden. Beispielsweise können die Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet werden unter Verwendung eines Sollansaugdrucks anstelle der Sollluftmenge. Die Steuerungsparameter der Luftsysteme können ebenfalls berechnet werden unter Verwendung sowohl der Sollluftmenge als auch des Sollansaugdrucks. Obwohl die Maschine 11 sämtliche Teile wie das EGR-Ventil 40, die Variabelventilsteuerzeiteinheit 30 und das Wirbelsteuerungsventil 20 aufweist, kann die Erfindung ebenfalls angewendet werden bei einer Maschine, die lediglich eine oder zwei Funktionen der vorstehenden Komponenten aufweist. Die Steuerungsparameter der Luftsysteme als Faktoren, die Änderungen in der Menge der einem Zylinder zugeführten Luft bewirken, sind nicht auf den Soll-EGR- Ventilöffnungsgrad, die Sollventilsteuerzeit und den Soll- SCV-Öffnungsgrad beschränkt, sondern können auch andere Steuerungsparameter umfassen. Beispielsweise können die Steuerungsparameter einer variablen Ventilanhebeeinrichtung oder Steuerungsparameter einer Brennstoffdampfbehandlungs­ einrichtung verwendet werden. Liegt eine Vielzahl von Steuerungsparametern der Luftsysteme als Faktoren vor, die Änderungen in der Luftmenge bewirken, dann können sämtliche Steuerungsparameter berechnet werden auf der Basis der Sollluftmenge (des Sollansaugdrucks) oder lediglich einige der Parameter als Hauptteil der Steuerungsparameter können berechnet werden auf der Basis der Sollluftmenge (des Sollansaugdrucks).
Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben wurde mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, sind unterschiedliche Änderungen und Modifikationen für den Fachmann denkbar. Es wird angenommen, dass derartige Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung entsprechend der Definition in den zugehörigen Patentansprüchen liegen.
Somit wird ein Solldrehmoment mittels einer Solldrehmomentberechnungseinrichtung 51 auf der Basis einer gegenwärtigen Beschleunigungseinrichtungsposition, einer Maschinendrehzahl Ne und dergleichen berechnet. Eine Sollluftmenge wird mittels einer Sollluftmengenberechnungseinrichtung 52 auf der Basis des gegenwärtigen Solldrehmoments, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen berechnet. Ein Solldrosselwinkel wird mittels einer Solldrosselwinkelberechnungseinrichtung 53 auf der Basis der Sollluftmenge, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen berechnet. Mittels einer Soll-EGR- Ventilöffnungsgradberechnungseinrichtung 54, einer Sollventilsteuerzeitberechnungseinrichtung 56 und einer Soll- SCV-Öffnungsgradberechnungseinrichtung 57 werden auf der Basis der Sollluftmenge, der Maschinendrehzahl Ne und dergleichen Steuerungsparameter (Soll-EGR-Ventilöffnungsgrad, Sollventilsteuerzeit und Soll-SCV-Öffnungsgrad) der Luftsysteme als Faktoren, die Änderungen in der einem Zylinder zugeführten Luftmenge bewirken, berechnet. Somit können die unterschiedlichen Steuerungsparameter der Luftsysteme berechnet werden ohne Vergrößerung des Fehlers zwischen der tatsächlichen Luftmenge der Maschine und der Sollluftmenge.

Claims (8)

1. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Bestimmung eines Solldrehmoments auf der Basis einer Beschleunigungseinrichtungsposition oder dergleichen und zur Berechnung einer Sollluftmenge und/oder eines Sollansaugdrucks, mit einer Luftsystemsteuerungseinrichtung zur Berechnung eines Steuerungsparameters eines Luftsystems als ein Faktor, der Änderungen in der einem Zylinder zugeführten Luftmenge bewirkt, unter Verwendung der Sollluftmenge und/oder des Sollansaugdrucks.
2. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Luftsystemsteuerungseinrichtung einen Steuerungsparameter bezüglich zumindest eines Teils aus dem Abgasrückführungsventil, dem Luftströmungssteuerungsventil und der Variabelventileinheit als Steuerungsparameter des Luftsystems berechnet unter Verwendung der Sollluftmenge und/oder des Sollansaugdrucks.
3. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Luftsystemsteuerungseinrichtung einen Steuerungsparameter des Luftsystems berechnet unter Verwendung einer korrigierten Sollluftmenge und/oder eines korrigierten Sollansaugdrucks, die erhalten wurden mittels Durchführung einer Verzögerungskorrektur mit der Sollluftmenge und/oder dem Sollansaugdruck lediglich um einen Betrag entsprechend einer Ansaugverzögerung.
4. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Luftsystemsteuerungseinrichtung einen Steuerungsparameter des Luftsystems berechnet unter Verwendung einer korrigierten Sollluftmenge und/oder eines korrigierten Sollansaugdrucks, die erhalten wurden mittels Durchführen einer Verzögerungskorrektur mit einem Betrag entsprechend einer Ansaugverzögerung und einer Vorauskorrektur eines Betrags entsprechend einer Betätigungsverzögerung eines Betätigungsglieds des Luftsystems mit der Sollluftmenge und/oder dem Sollansaugdruck.
5. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Luftsystemsteuerungseinrichtung eine Betriebsart umschaltet zwischen einer ersten Steuerungsbetriebsart zur Berechnung eines Steuerungsparameters des Luftsystems unter Verwendung der Sollluftmenge und/oder des Sollansaugdrucks, und einer zweiten Steuerungsbetriebsart zur Berechnung eines Steuerungsparameters des Luftsystems unter Verwendung einer tatsächlichen Luftmenge und/oder eines tatsächlichen Ansaugdrucks in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen.
6. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei die Luftsystemsteuerungseinrichtung die Betriebsart zur ersten Steuerungsbetriebsart in einer gleichförmigen Fahrbetriebsart, und zu der zweiten Steuerungsbetriebsart in einer Übergangsfahrbetriebsart umschaltet.
7. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Luftsystemsteuerungseinrichtung die Betriebsart zu der ersten Steuerungsbetriebsart in einem Leerlaufzustand und die Betriebsart zur zweiten Steuerungsbetriebsart in einer Fahrbetriebsart umschaltet.
8. Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit:
einer Ansteuerungseinrichtung zur Anwendung bei einer Direkteinspritzungs-Brennkraftmaschine zum direkten Einspritzen eines Brennstoffs mittels eines Brennstoffeinspritzventils in einen Zylinder, zum Umschalten einer Betriebsart zwischen einer Schichtladeverbrennungs- Fahrbetriebsart und einer gleichförmigen Verbrennungsfahrbetriebsart in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, und
einer Sollbrennstoffmengenberechnungseinrichtung zur Berechnung einer Sollbrennstoffmenge auf der Basis des Solldrehmoments in der Schichtladeverbrennungs- Fahrbetriebsart,
wobei die Luftsystemsteuerungseinrichtung einen Steuerungsparameter des Luftsystems berechnet unter Verwendung der Sollbrennstoffmenge in der Schichtladeverbrennungs-Fahrbetriebsart, und einen Steuerungsparameter des Luftsystems berechnet unter Verwendung der Sollluftmenge und/oder des Sollansaugdrucks in der Schichtladeverbrennungs-Fahrbetriebsart.
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