DE602005000270T2

DE602005000270T2 - Regelungssystem

Info

Publication number: DE602005000270T2
Application number: DE602005000270T
Authority: DE
Inventors: Yuji Yasui; Mitsunobu Saito; Tadaharu Shoji; Akiyuki Yonekawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: US20080319638A1; DE602005000270D1; EP1580406B1; US20070129875A1; EP1580406A1; JP2005273634A; US7643930B2; US20050216179A1; US7188020B2; US7318018B2; JP4326386B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Regelungssystem, das ein geregeltes Objekt regelt, auf das eine periodische Störung einwirkt, deren Amplitude sich periodisch ändert.
Die US-A-5,298,805 offenbart ein Regelungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmlich ist in der Patentschrift 1 (der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2001-132482) ein Regelungssystem offenbart worden, das einen variablen Nockenphasenmechanismus einer Brennkraftmaschine regelt. Dieser variable Nockenphasenmechanismus verändert nach Wunsch die Phase einer Einlassnockenwelle, d.h. eines Einlassnockens in Bezug auf eine Kurbelwelle (nachfolgend als "Nockenphase" bezeichnet), um hierdurch die Ventilsteuerzeit der Einlassventile zu verändern, und umfasst einen hydraulisch angetriebenen variablen Nockenphasenmechanismus sowie ein Solenoidventil zum Zuführen von Hydraulikdruck von einer Ölpumpe zu dem variablen Nockenphasenmechanismus. Ferner enthält das Regelungssystem einen Kurbelwinkelsensor und einen Nockenwinkelsensor, deren Ausgangssignale eine Winkelstellung der Kurbelwelle und jene des Einlassnockens jeweils anzeigen, sowie einen Controller, in den die Erfassungssignale von den Sensoren eingegeben werden.
Der Controller berechnet eine Istnockenphase auf der Basis der Erfassungssignale von dem Kurbelwinkelsensor und dem Nockenphasensensor sowie eine Sollnockenphase, die von Betriebszuständen der Maschine abhängig ist, und regelt, wie später beschrieben, den variablen Nockenphasenmechanismus mit einem Gleitmodusregelungsalgorithmus, sodass die Nockenphase dazu gebracht wird, zu der Sollnockenphase zu konvergieren. In anderen Worten, der Controller betrifft ein System, in das ein Regelsignal von dem Solenoidsteuerventil als Regeleingabe eingegeben wird und aus dem die Nockenphase als geregeltes Objekt ausgegeben wird, und erstellt von dem geregelten Objekt ein zeitkontinuierliches Systemmodell. Insbesondere wird die Kenngleichung des geregelten Objekts als eine Differenzialgleichung gesetzt, in der die zeitlichen Ableitungswerte der Nockenphase erster Ordnung und zweiter Ordnung als Zustandsvariablen betrachtet werden. Ferner wird eine Umschaltfunktion des Gleitmodusregelungsalgorithmus als eine lineare Funktion gesetzt, in der die Differenz zwischen der Sollnockenphase und der Nockenphase und ein zeitlicher Ableitungswert der Differenz (d.h. die Änderungsrate in der Differenz) als die Zustandsvariablen dargestellt werden. Dann wird die Regeleingabe derart berechnet, dass die Differenz und die Änderungsrate der Differenz, die wie oben als die Zustandsvariablen der Umschaltfunktion gesetzt sind, auf einer Umschaltlinie liegen. In anderen Worten, die Regeleingabe wird derart berechnet, dass die Differenz und die Änderungsrate der Differenz sich auf der Umschaltlinie verschieben, um auf einen Wert von 0 zu konvergieren, wodurch die Nockenphase dazu gebracht wird, zur Sollnockenphase zu konvergieren.
Ferner ist vom vorliegenden Anmelder in der Patentschrift 2 (der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2003-5804) ein Regelungssystem mittels eines Gleitmodusregelungsalgorithmus vorgeschlagen worden. Dieses Regelungssystem regelt einen Drosselventilaktuatormechanismus für den Motor und enthält einen adaptiven Gleitmodusregler, einen Onboardidentifizierer, einen Zustandsvorhersager usw. Ferner aktiviert der Drosselventilaktuatormechanismus ein Drosselventil, um hierdurch dessen Öffnungsgrad zu verändern, und enthält einen Motor.
In dem Regelungssystem wird eine Regeleingabe zum Regeln des Drosselventilaktuatormechanismus wie folgt berechnet: Ein System, in das das Tastverhältnis eines dem Motor zugeführten Regelsignals als Regeleingabe eingegeben wird und aus dem die Differenz zwischen dem Öffnungsgrad des Drosselventils und einem Sollöffnungsgrad davon ausgegeben wird, wird als geregeltes Objekt betrachtet, und von dem geregelten Objekt wird ein zeitdiskretes Systemmodell erstellt, das die Beziehungen zwischen dem Tastverhältnis, der Differenz zwischen dem Öffnungsgrad des Drosselventils und dem Sollöffnungsgrad davon und einem Kompensationswert definiert. Der Kompensationswert dient zum Kompensieren von Modellfehlern bei der Modellbildung des geregelten Objekts, und von Störungen.
Dann werden Modellparameter des Regelobjektmodells und des Kompensationswerts zur Identifizierung durch den Onboardidentifizierer berechnet, und die Regeleingabe wird durch den adaptiven Gleitmodusregler mittels der obigen identifizierten Werte mit dem GleitmodusRegelungsalgorithmus berechnet. Da in dem Regelungssystem die Regeleingabe wie oben berechnet wird, ist es möglich, die Modellbildungsfehler und die Störung richtig zu kompensieren, wodurch es möglich gemacht wird, eine hochgenaue Regelung sicherzustellen.
Das in der Patentschrift 1 vorgeschlagene Regelungssystem unterliegt den folgenden Problemen:

(f1) Der Einfluss der Störung auf das geregelte Objekt wird nicht berücksichtigt, und daher wird, wenn das geregelte Objekt ein variabler Nockenphasenmechanismus ist, der dazu neigt, einer Dauerzustandsstörung zu unterliegen, die Stabilität und Genauigkeit der Regelung durch die Dauerzustandsstörung verschlechtert.
(f2) Ferner ist der variable Nockenphasenmechanismus vorgesehen, um die Phase des Einlassnockens in Bezug auf die Kurbelwelle nach Wunsch zu verändern, und daher unterliegt, wenn der Einlassnocken das Einlassventil zum Öffnen und Schließen desselben aktiviert, der Einlassnocken einer periodischen Störung, deren Amplitude sich periodisch verändert, aufgrund der Vorspannkraft und der Reaktionskraft einer Ventilfeder des Einlassventils (siehe 12, auf die nachfolgend Bezug genommen wird). Wenn eine solche periodische Störung auf den variablen Nockenphasenmechanismus einwirkt, wird die Gesamtöffnungszeitdauer des Einlassventils durch den Einfluss der periodischen Änderung verkürzt (siehe 14 und 15, auf die nachfolgend Bezug genommen wird), und die Ausgangsluftmenge nimmt ab, wenn das Einlassventil geöffnet wird. Dies reduziert das von der Maschine erzeugte Drehmoment und macht den Verbrennungszustand der Maschine unstabil.
(f3) Da ferner das zeitkontinuierliche Systemmodell als Regelobjektmodell verwendet wird, ist es schwierig, Modellparameter des Regelobjektmodells aus experimentellen Daten des geregelten Objekts direkt zu identifizieren. Aus diesem Grund ist es insbesondere notwendig, das zeitkontinuierliche Systemmodell in ein zeitdiskretes Systemmodell geeignet umzuwandeln, um die Modellparameter auf der Basis des zeitdiskreten Systemmodells zu identifizieren. Die Verwendung einer solchen Annäherungumwandlung verschlechtert die Genauigkeit der Identifizierung der Modellparameter. Ferner ist es erforderlich, das zeitdiskrete Systemmodell in das zeitkontinuierliche Systemmodell geeignet rückzuwandeln, was eine Zunahme in den Modellbildungsfehlern hervorruft, die bei der Modellbildung des geregelten Objekts auftreten. Um daher eine hohe Stabilitätsspanne der Regelung sicherzustellen, ist es notwendig, die Regelungsverstärkung zu reduzieren, was in einer weiter verschlechterten Regelbarkeit resultiert. Kurz gesagt, das in der Patentschrift 1 vorgeschlagene Regelungssystem kann die Robustheit und die reaktionsspezifischen Charakteristiken, die der Gleitmodusregelung eigens sind, nicht sicherstellen.

Um die oben beschriebenen Probleme in der Patentschrift 1 zu lösen, wird daran gedacht, das Regelungsverfahren in der Patentschrift 2 auf das in Patentschrift 1 vorgeschlagene Regelungssystem anzuwenden. Obwohl die oben beschriebenen Probleme (f1) bis (f3) in der Patentschrift 1 gelöst werden können, ist es in diesem Fall, da das Regelverfahren in der Patentschrift 2 den Kompensationswert durch den Onboardidentifizierer berechnet, unmöglich, das Problem (f2) zu lösen, bis die Anzahl der Berechnungen einen vorbestimmten Wert erreicht. Kurz gesagt, es benötigt eine gewisse Zeit, um den Einfluss der periodischen Störung zu kompensieren und zu unterdrücken, was Stabilität und die Genauigkeit der Regelung während dieser Zeit verschlechtern kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Regelungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, den Einfluss einer periodischen Störung auf das geregelte Objekt rascher zu kompensieren und zu unterdrücken, selbst wenn das geregelte Objekt der periodischen Störung, deren Amplitude sich periodisch ändert, unterliegt, um hierdurch die Stabilität und Genauigkeit der Regelung zu verbessern.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regelungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, den Einfluss einer periodischen Störung an einem Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils rascher zu kompensieren und zu unterdrücken, um hierdurch die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung zu verbessern.
Zur Lösung der ersten Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung ein Regelungssystem zum Regeln einer Ausgabe eines geregelten Objekts, auf das eine periodische Störung einwirkt, deren Amplitude sich periodisch ändert, durch eine Regeleingabe vorgesehen, umfassend: ein Störungskompensationswert-Speichermittel zum Speichern einer Mehrzahl von Störungskompensationswerten zur Kompensation der periodischen Störung, wobei die Störungskompensationswerte vorab in Zeitserien gemäß einem Ergebnis der Vorhersage einer Amplitudenänderung der periodischen Störung gesetzt worden sind; ein Störungskompensationswert-Wählmittel, um in einer Wählzeitgebung mit einer Wiederholperiode, die 1/n einer Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung entspricht, wobei n eine ganze Zahl von nicht kleiner als 2 ist, einen der Wählzeitgebung entsprechenden Störungskompensationswert aus den gespeicherten Störungskompensationswerten zu wählen; und ein Regeleingabeberechnungsmittel zum Berechnen der Regeleingabe mit einem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem gewählten Störungskompensationswert.
Mit der Konfiguration dieses Regelungssystems werden eine Mehrzahl von Störungskompensationswerten zum Kompensieren einer periodischen Störung vorab in Zeitserien gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung der periodischen Störung gesetzt und im Störungskompensationswert-Speichermittel gespeichert. Aus diesen gespeicherten Störungskompensationswerten wird in der Wählzeit mit einer Wiederholperiode entsprechend 1/n einer Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung ein Kompensationswert, der der Wählzeitgebung entspricht, ausgewählt, und die Regeleingabe wird mit einem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem gewählten Störungskompensationswert berechnet. Somit wird nur ein Störungskompensationswert gemäß der Wählzeitgebung aus den vorab gesetzten Störungskompensationswerten ausgewählt, und die Regeleingabe wird gemäß dem gewählten Störungskompensationswert mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus berechnet. Daher wird die Ausgabe des geregelten Objekts durch die so berechnete Regeleingabe geregelt, wodurch es möglich wird, den Einfluss der periodischen Störung auf die Ausgabe des geregelten Objekts rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken. Dies macht es möglich, die Stabilität und Genauigkeit der Regelung zu verbessern. Es sollte angemerkt werden, dass in der gesamten Beschreibung "zum Speichern der Störungskompensationswerte" nicht nur beinhaltet, die Störungskompensationswerte in einem Speicher oder dgl. zu speichern, sondern auch, diese innerhalb des Regelungssystems zu halten. Ferner beinhaltet "zum Berechnen", z.B. in "zum Berechnen der Regeleingabe" und "zum Berechnen des Störungskompensationswerts", nicht nur die Berechnung durch ein Programm, sondern auch die Erzeugung eines elektrischen Signals als Indikator davon durch eine elektrische Schaltung.
Bevorzugt sind Störungsschätzwertberechnungmittel vorgesehen zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern im geregelten Objekt mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert.
Mit der Konfiguration dieses Regelungssystems werden einer Mehrzahl von Störungskompensationswerten zum Kompensieren einer periodischen Störung vorab in Zeitserien gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung der periodischen Störung gesetzt und in dem Störungskompensationswert-Speichermittel gespeichert. Aus der Mehrzahl von gespeicherten Störungskompensationswerten wird in einer Wählzeitgebung mit einer Wiederholperiode, die 1/n einer Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung entspricht, ein Störungskompensationswert, der der Wählsteuerzeit entspricht, ausgewählt, und ein Störungsschätzwert zum Kompensieren der Störung und von Modellbildungsfehlern in dem geregelten Objekt wird mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells berechnet, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert. Ferner wird die Regeleingabe mit einem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem gewählten Störungskompensationswert und dem berechneten Störungsschätzwert berechnet. Somit wird nur ein Störungskompensationswert in der Wählzeitgebung aus den vorab gesetzten Störungskompensationswerten ausgewählt, und die Regeleingabe wird gemäß dem gewählten Störungskompensationswert berechnet. Daher wird, wie oben beschrieben, die Ausgabe des geregelten Objekts durch die so berechnete Regeleingabe geregelt, wodurch es möglich wird, den Einfluss der periodischen Störung auf die Ausgabe des geregelten Objekts rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken. Weil darüber hinaus die Regeleingabe ferner gemäß dem Störungsschätzwert berechnet wird, wird es möglich, die Dauerzustandsstörung in dem geregelten Objekt und die Modellfehler richtig zu kompensieren, wodurch es möglich gemacht wird, die Ausgabe des geregelten Objekts derart zu regeln, dass die Dauerzustandsabweichung nicht erzeugt wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt sind Modellparameteridentifiziermittel vorgesehen. zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus; worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe mit einem vorbestimmten Algorithmus, der den vorbestimmten Regelungsalgorithmus enthält, auf der Basis des Modells gemäß den identifizierten Modellparametern und dem gewählten Störungskompensationswert berechnet.
Mit der Konfiguration dieses Regelungssystems werden eine Mehrzahl von Störungskompensationswerten zum Kompensieren einer periodischen Störung vorab in Zeitserien gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung der periodischen Störung gesetzt und in den Störungskompensations-Speichermitteln gespeichert. Aus den gespeicherten Störungskompensationswerten wird in der Wählzeitgebung mit einer Wählwiederholperiode entsprechend 1/n einer Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung ein Störungskompensationswert, der der Wählsteuerzeitgebung entspricht, ausgewählt, und Modellparameter eines Modells, das die Beziehungen zwischen dem gewählten Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert, werden mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus identifiziert. Dann wird die Regeleingabe mit einem vorbestimmten Algorithmus, der einen auf dem Modell beruhenden vorbestimmten Regelungsalgorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern und dem gewählten Störungskompensationswert berechnet. Somit wird nur ein Störungskompensationswert in der Wählzeitgebung aus den vorab gesetzten Störungskompensationswerten ausgewählt, und die Regeleingabe wird gemäß dem gewählten Störungskompensationswert berechnet. Daher wird, wie oben beschrieben, die Ausgabe des geregelten Objekts durch die so berechnete Regeleingabe geregelt, wodurch es möglich wird, den Einfluss der periodischen Störung auf die Ausgabe des geregelten Objekts rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken. Darüber hinaus wird die Regeleingabe ferner gemäß den identifizierten Werten der Modellparameter des Modells, das die Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert, berechnet, und daher kann die Regeleingabe mittels der identifizierten Modellparameter derart berechnet werden, dass sie durch die periodische Störung nicht nachteilig beeinträchtigt werden, wodurch es selbst dann, wenn sich die dynamischen Charakteristiken des geregelten Objekts ändern, möglich wird, die Ausgabe des geregelten Objekts zu regeln, während der Einfluss der Änderung rasch absorbiert wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt sind Amplitudenkorrekturwertberechnungsmittel vorgesehen zum Berechnen eines Amplitudenkorrekturwerts zum Korrigieren einer Amplitude des Störungskompensationswerts mit einem vorbestimmten Algorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Amplitudenkorrekturwert, dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert; wobei das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem berechneten Amplitudenkorrekturwert und dem gewählten Störungskompensationswert berechnet.
Mit der Konfiguration dieses Regelungssystems werden eine Mehrzahl von Störungskompensationswerten zum Kompensieren einer periodischen Störung vorab in Zeitserien gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung der periodischen Störung gesetzt und in den Störungskompensationswert-Speichermitteln gespeichert. Aus den gespeicherten Störungskompensationswerten wird in der Wählzeitgebung mit einer Wiederholperiode, die 1/n einer Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung entspricht, ein Störungskompensationswert ausgewählt, der der Wählzeitgebung entspricht. Dann wird ein Amplitudenkorrekturwert zum Korrigieren einer Amplitude des Störungskompensationswerts mit einem vorbestimmten Algorithmus auf der Basis eines Modells, das die Beziehungen zwischen dem Amplitudenkorrekturwert, dem gewählten Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert ist, berechnet, und die Regeleingabe wird mit einem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem berechneten Amplitudenkorrekturwert und dem gewählten Störungskompensationswert berechnet. Wie oben beschrieben, wird nur ein Störungskompensationswert in der Wählzeitgebung aus den vorab gesetzten Störungskompensationswerten ausgewählt, und die Regeleingabe wird gemäß dem gewählten Störungskompensationswert berechnet. Daher ist es durch die Regelung der Ausgabe des geregelten Objekts durch die so berechnete Regeleingabe, wie oben beschrieben, möglich, den Einfluss der periodischen Störung auf die Ausgabe des geregelten Objekts rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken. Darüber hinaus wird die Regeleingabe ferner gemäß dem Amplitudenkorrekturwert berechnet, sodass selbst dann, wenn zwischen der Amplitude des Störungskompensationswerts und der Amplitude einer tatsächlichen periodischen Störung eine Differenz auftritt, diese Differenz kompensiert werden kann. Aus dem oben stehenden ist es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung zu verbessern.
Bevorzugt umfasst das Regelungssystem ferner ein Sollwertsetzmittel zum Setzen eines Sollwerts der Ausgabe des geregelten Objekts, und worin der vorbestimmte Regelungsalgorithmus einen reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass die Ausgabe des geregelten Objekts auf den Sollwert konvergiert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus berechnet, der einen reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass die Ausgabe des geregelten Objekts auf einen Sollwert konvergiert, und daher kann selbst dann, wenn eine große Differenz zwischen der Ausgabe des geregelten Objekts und dem Sollwert auftritt, die Ausgabe des geregelten Objekts dazu gebracht werden, rasch und genau auf den Sollwert zu konvergieren, während ein Überschießen aufgrund der großen Differenz vermieden wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung weiter zu verbessern.
Bevorzugt umfasst das Regelungssystem ferner Sollwertsetzmittel zum Setzen eines Sollwerts der Ausgabe des geregelten Objekts, und worin der vorbestimmte Regelungsalgorithmus einen Regelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden enthält, um zu bewirken, dass die Ausgabe des geregelten Objekts auf den Sollwert konvergiert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus berechnet, der einen Regelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden enthält, um zu bewirken, dass die Ausgabe des geregelten Objekts auf einen Sollwert konvergiert, daher kann selbst dann, wenn sich der Sollwert stark ändert, die Ausgabe des geregelten Objekts dazu gebracht werden, stabil und genau auf den Sollwert zu konvergieren, während ein Überschießen aufgrund der Änderung vermieden wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung weiter zu verbessern.
Bevorzugt enthält das geregelte Objekt einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Ändern einer Nockenphase, wobei die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle einer Brennkraftmaschine in Bezug auf eine Kurbelwelle definiert ist, und worin die Ausgabe des geregelten Objekts die durch den variablen Nockenphasenmechanismus geänderte Nockenphase ist, und worin die Regeleingabe in den variablen Nockenphasenmechanismus eingegeben wird.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung ist es möglich, die Nockenphase zu regeln, während der Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphase rascher als im Stand der Technik kompensiert und unterdrückt wird. Hierdurch lässt sich verhindern, dass sich die Ansaugluftmenge aufgrund der periodischen Störung verändert, wenn zumindest eines jedes Einlassventils und jedes Auslassventils geöffnet werden. Hierdurch lässt sich eine Änderung im von der Maschine erzeugten Drehmoment vermeiden, um einen stabilen Verbrennungszustand der Maschine sicherzustellen.
Bevorzugt enthält das geregelte Objekt einen variablen Ventilhubmechanismus zum Verändern eines Ventilhubs, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen einer Brennkraftmaschine definiert ist, und worin die Ausgabe des geregelten Objekts ein durch den variablen Ventilhubmechanismus geänderter Ventilhub ist, und worin die Regeleingabe in den variablen Ventilhubmechanismus eingegeben wird.
Allgemein wird dann, wenn der variable Ventilhubmechanismus der periodischen Störung ausgesetzt wird, der Hub der Einlassventile und/oder der Hub der Auslassventile durch den Einfluss der periodischen Störung geändert, sodass sich die Ansaugluftmenge ändert, wenn sie geöffnet werden. Dies bewirkt eine Änderung im von der Maschine erzeugten Drehmoment, um den Verbrennungszustand der Maschine unstabil zu machen. Im Hinblick hierauf ist es mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung möglich, den Hub jedes Einlassventils und/oder jedes Auslassventils zu regeln, während der Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphase rascher als im Stand der Technik kompensiert und unterdrückt wird. Hierdurch lässt sich verhindern, dass sich die Ansaugluftmenge durch die periodische Störung verändert, wenn jedes Einlassventil und/oder jedes Auslassventil geöffnet wird/werden, wodurch es möglich gemacht wird, eine Änderung im von der Maschine erzeugten Drehmoment zu vermeiden, um einen stabilen Verbrennungszustand der Maschine sicherzustellen.
Bevorzugt enthält das geregelte Objekt einen variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine, worin die Ausgabe des geregelten Objekts ein durch den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus geändertes Verdichtungsverhältnis ist, und worin die Regeleingabe in den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus eingegeben wird.
Allgemein wird, wenn der variable Verdichtungsverhältnismechanismus der periodischen Störung ausgesetzt wird, ein Verdichtungsverhältnis aufgrund des Einflusses der periodischen Störung verändert, wodurch die Kompatibilität zwischen dem Verdichtungsverhältnis und der Zündsteuerzeit schlechter wird. Dies kann das Auftreten von Klopfen und Verschlechterung des Verbrennungswirkungsgrads hervorrufen. Im Hinblick hierauf ist es mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung möglich, das Verdichtungsverhältnis zu regeln, während der Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphase rascher als im Stand der Technik kompensiert und unterdrückt wird. Hierdurch lässt sich verhindern, dass sich das Verdichtungsverhältnis durch den Einfluss der periodischen Störung verändert, um hierdurch eine ausgezeichnete Kompatibilität zwischen dem Verdichtungsverhältnis und der Zündsteuerzeit beizubehalten. Im Ergebnis ist es möglich, das Auftreten von Klopfen und einer Minderung des Verbrennungswirkungsgrads zu vermeiden.
Zur Lösung der zweiten Aufgabe wird in einem weiteren Aspekt der Erfindung das Regelungssystem für einen Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils vorgesehen, der eine Betriebszeitgebung oder einen Betriebsbetrag eines bewegenden Teils einer Brennkraftmaschine verändert, und auf den die periodische Störung einwirkt, deren Amplitude sich einhergehend mit der Drehung einer Kurbelwelle der Maschine periodisch ändert, wobei die Störungskompensationswerte vorab gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung der durch die Drehung der Kurbelwelle hervorgerufenen periodischen Störung gesetzt worden sind; wobei das Störungskompensationswert-Wählmittel in einer Wählzeitgebung entsprechend jeder Drehung der Kurbelwelle der Maschine um einen vorbestimmten Winkel den Störungskompensationswert entsprechend der Wählzeitgebung aus den gespeicherten Störungskompensationswerten wählt; und worin das Regeleingabeberechnungsmittel eine Regeleingabe zur Regelung des Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem gewählten Störungskompensationswert berechnet.
Mit der Konfiguration dieses Regelungsystems werden eine Mehrzahl von Störungskompensationswerten zum Kompensieren einer periodischen Störung vorab gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung der periodischen Störung gesetzt und in Störungskompensationswert-Speichermitteln gespeichert, und aus den Störungskompensationswerten werden in der Wählzeitgebung, die jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine um einen vorbestimmten Winkel herum entspricht, ein Störungskompensationswert, der der Wählzeitgebung entspricht, ausgewählt, sodass durch geeignetes Setzen des vorbestimmten Winkels der Störungskompensationswert als ein Wert gewählt werden kann, der in der Lage ist, die periodische Störung richtig und rasch zu kompensieren. Ferner ist es lediglich erforderlich, einen Störungskompensationswert auszuwählen, und die Regeleingabe zur Regelung des Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils wird mit einem vorbestimmten Algorithmus gemäß dem so gewählten Störungskompensationswert berechnet, und daher ist es, wenn der Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils mittels der wie oben berechneten Regeleingabe geregelt wird, möglich, den Einfluss der periodischen Störung auf die Betriebszeitgebung und/oder den Betriebsbetrag des bewegenden Teils rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung des Antriebsmechanismus des bewegenden Teils zu verbessern.
Bevorzugt enthält der Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Ändern einer Nockenphase als der Betriebszeitgebung des bewegenden Teils, wobei die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle der Maschine in Bezug auf die Kurbelwelle definiert ist.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung enthält der Antriebsmechanismus des bewegenden Teils einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Ändern einer Nockenphase als der Betriebszeitgebung des bewegenden Teils, und daher ist es durch Regelung des variablen Nockenphasenmechanismus mittels der Regeleingabe, die gemäß dem Störungskompensationswert berechnet ist, möglich, den Einfluss der periodischen Störung den variablen Nockenphasenmechanismus rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken, wodurch es möglich gemacht wird, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung zu verbessern. Wenn der variable Nockenphasenmechanismus auf einen Typ zum Ändern der Nockenphase einer Einlassnockenwelle angewendet wird, lässt es sich im Unterschied zum Stand der Technik verhindern, dass die gesamte Ventilöffnungszeitdauer jedes Einlassventils durch den Einfluss der periodischen Störung verkürzt wird, wodurch es sich vermeiden lässt, dass die Ansaugluftmenge reduziert wird, wenn das Einlassventil geöffnet wird. Dies macht es möglich, das von der Maschine erzeugte Drehmoment ausreichend sicherzustellen, um einen stabilen Verbrennungszustand der Maschine zu gewährleisten. Wenn ferner der variable Nockenphasenmechanismus auf einen Typ zum Ändern der Nockenphase der Auslassnockenwelle angewendet wird, lässt sich verhindern, dass die gesamte Ventilöffnungszeitdauer jedes Auslassventils durch den Einfluss der periodischen Störung verkürzt wird, wodurch es möglich gemacht wird, eine Minderung der internen AGR-Menge zu vermeiden. Dies macht es möglich, einen stabilen Verbrennungszustand der Maschine sicherzustellen.
Bevorzugt wählt das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter, Wenn der variable Nockenphasenmechanismus in der Maschine vorgesehen ist, ändert sich allgemein dann, wenn die Nockenphase durch den variablen Nockenphasenmechanismus verändert wird, auch die Phase der periodischen Störung, die auf den variablen Nockenphasenmechanismus einwirkt. Im Hinblick hierauf ist es mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung, da der Störungskompensationswert ferner gemäß einem die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter gewählt wird, möglich, den Störungskompensationswerte als einen Wert auszuwählen, der in der Lage ist, eine Änderung in der Nockenphase der periodischen Störung, die durch die Änderung in der Nockenphase hervorgerufen wird, richtig zu kompensieren. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung weiter zu verbessern.
Bevorzugt enthält die Maschine einen variablen Ventilhubmechanismus zum Verändern eines Ventilhubs, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen der Maschine definiert ist, und worin die Störungskompensationswerte ferner gemäß Vorhersageergebnissen der Amplitudenänderung und/oder einer Verhaltensänderung der periodischen Störung, die durch eine Ventilhubänderung durch den variablen Ventilhubmechanismus verursacht wird, gesetzt sind, und worin das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter wählt.
Wenn der variable Ventilhubmechanismus in der Maschine vorgesehen ist, verändert sich allgemein dann, wenn der Ventilhub durch den variablen Ventilhubmechanismus verändert wird, die Amplitude und/oder das Verhalten der periodischen Störung, die auf den variablen Nockenphasenmechanismus einwirkt. Im Hinblick hierauf werden mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung die Störungskompensationswerte ferner gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung und/oder einer Verhaltensänderung der periodischen Störung, die durch die Änderung im Ventilhub durch den variablen Ventilhubmechanismus hervorgerufen wird, gesetzt, und der Störungskompensationswert wird ferner gemäß einem den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter gewählt. Daher kann der Störungskompensationswert als ein Wert gewählt werden, der in der Lage ist, die Amplitudenänderung und/oder die Verhaltensänderung der periodischen Störung, die durch die Änderung des Ventilhubs hervorgerufen wird, richtig zu kompensieren. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung weiter zu verbessern.
Bevorzugt korrigiert das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einer Drehzahl der Maschine und berechnet die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert.
Wenn sich die Drehzahl der Maschine ändert, ändert sich auch allgemein die Frequenz der auf den variablen Nockenphasenmechanismus wirkenden periodischen Störung. Im Hinblick hierauf kann mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung deswegen, weil der Störungskompensationswert gemäß der Drehzahl der Maschine korrigiert wird, die Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch die Änderung der Drehzahl der Maschine hervorgerufen wird, sich auf dem korrigierten Störungskompensationswerte widerspiegeln. Da ferner die Regeleingabe gemäß dem so korrigierten Störungskompensationswert berechnet wird, ist es möglich, den variablen Nockenphasenmechanismus zu regeln, während die Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch die Änderung der Drehzahl der Maschine hervorgerufen wird, richtig kompensiert wird.
Bevorzugt berechnet das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe unabhängig vom Störungskompensationswert, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Wenn der Störungskompensationswert in der Wählzeitgebung gewählt wird, die jeder Drehung der Kurbelwelle der Maschine um den vorbestimmten Winkel herum entspricht, dann wird dann, wenn die Drehzahl der Maschine hoch wird, ein Zeitgebungsintervall zum Wählen des Störungskompensationswerts, d.h. eine Wiederholperiode der Auswahl des Störungskompensationswerts, sehr kurz. Wenn die Regeleingabe mittels des Störungskompensationswerts berechnet wird, der in dieser kurzen Wiederholperiode gewählt ist, kann die Störung aufgrund des langsamen Ansprechverhaltens des variablen Nockenphasenmechanismus nicht richtig kompensiert werden, was die Regelbarkeit verschlechtern kann. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung die Regeleingabe unabhängig von dem Störungskompensationswert berechnet, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist, sodass es durch das Setzen der vorbestimmten Drehzahl auf eine geeignete Drehzahl möglich ist, den variablen Nockenphasenmechanismus zu regeln, ohne die Regelbarkeit im Hochdrehzahlbereich zu verschlechtern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner ein Sollnockenphasensetzmittel zum Setzen einer Sollnockenphase als Sollwert der Nockenphase, und der vorbestimmte Regelungsalgorithmus enthält einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus, um zu bewirken, dass die Nockenphase auf die Sollnockenphase konvergiert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird die Regeleingabe mit dem Regelungsalgorithmus berechnet, der einen reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass die Nockenphase auf eine Sollnockenphase konvergiert, und selbst wenn daher eine starke Differenz zwischen der Nockenphase und der Sollnockenphase auftritt, kann die Nockenphase dazu gebracht werden, rasch und akkurat auf die Sollnockenphase zu konvergieren, während ein Überschießen aufgrund der großen Differenz vermieden wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner Störungsschätzwertberechnungmittel zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern in dem variablen Nockenphasenmechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und der Nockenphase definiert, und das Regeleingabeberechnungsmittel berechnet die Regeleingabe ferner gemäß dem berechneten Störungsschätzwert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird ein Störungsschätzwert zum Kompensieren der Störung und von Modellfehlern im variablen Nockenphasenmechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus berechnet, der auf einem Modell beruht, das die Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und der Nockenphase definiert, und die Regeleingabe wird ferner gemäß dem berechneten Störungsschätzwert berechnet. Daher ist es möglich, eine Dauerzustandsstörung, die auf den variablen Nockenphasenmechanismus wirkt, und Modellfehler in der Nockenphasenregelung richtig zu kompensieren, wodurch es möglich wird, die Nockenphase derart zu regeln, dass eine Dauerzustandsabweichung nicht erzeugt wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner Modellparameteridentifiziermittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Nockenphase definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus, und das Regeleingabeberechnungsmittel berechnet die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der einen auf der Basis des Modells gebildeten vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung werden Modellparameter eines Modells, das die Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Nockenphase definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus identifiziert, und die Regeleingabe wird mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der einen auf dem Modell basierenden vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern berechnet. Daher ist es selbst dann, wenn sich die dynamischen Charakteristiken des variablen Nockenphasenmechanismus ändern, möglich, den variablen Nockenphasenmechanismus zu regeln, während der Einfluss der Änderung in den dynamischen Charakteristiken des variablen Nockenphasenmechanismus rasch absorbiert wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält der Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils einen variablen Ventilhubmechanismus zum Verändern eines Ventilhubs als dem Betriebsbetrag des bewegenden Teils, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen der Maschine definiert ist.
Da mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung der Antriebsmechanismus des bewegenden Teils einen variablen Ventilhubmechanismus enthält, um einen Ventilhub als den Betriebsbetrag des bewegenden Teils zu verändern, ist es durch Regeln des variablen Ventilhubmechanismus mittels der gemäß dem Störungskompensationswert berechneten Regeleingabe möglich, den Einfluss der periodischen Störung auf den variablen Ventilhubmechanismus rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken, wodurch es möglich gemacht wird, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung des variablen Ventilhubmechanismus zu verbessern. Hierdurch lässt sich verhindern, dass sich der Hub jedes Einlassventils und/oder jedes Auslassventils durch den Einfluss der periodischen Störung verändert, wodurch es sich verhindern lässt, dass sich die Luftansaugmenge und/oder die interne AGR-Menge ändert, wenn die Ventile geöffnet werden. Im Ergebnis ist es möglich, das von der Maschine erzeugte Drehmoment richtig sicherzustellen, um einen stabilen Verbrennungszustand der Maschine zu gewährleisten.
Bevorzugt wählt das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter.
Wenn der variable Ventilhubmechanismus in der Maschine vorgesehen ist und der Ventilhub durch den variablen Ventilhubmechanismus verändert wird, ändert sich allgemein auch die Amplitude der periodischen Störung, die auf den variablen Ventilhubmechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung der Störungskompensationswert weiter gemäß einem dem Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter gewählt, und daher kann der Störungskompensationswert als ein Wert gewählt werden, der in der Lage ist, die Änderung in der Amplitude der periodischen Störung, die durch die Änderung des Ventilhubs hervorgerufen wird, richtig zu kompensieren. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung des variablen Ventilhubmechanismus weiter zu verbessern.
Bevorzugt enthält die Maschine einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Verändern einer Nockenphase, worin die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle der Maschine in Bezug auf die Kurbelwelle definiert ist; und das Störungskompensationswert-Wählmittel wählt den Störungskompensationswert ferner gemäß einem die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter.
Wenn der variable Nockenphasenmechanismus in der Maschine vorgesehen ist und die Nockenphase durch den variablen Nockenphasenmechanismus verändert wird, ändert sich allgemein auch die Phase der periodischen Störung, die auf den variablen Ventilhubmechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung der Störungskompensationswert ferner gemäß einem die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter gewählt, sodass der Störungskompensationswert als ein Wert gewählt werden kann, der in der Lage ist, die Phasenänderung der periodischen Störung, die durch die Änderung in der Nockenphase hervorgerufen wird, richtig zu kompensieren. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung des variablen Ventilhubmechanismus weiter zu verbessern.
Bevorzugt korrigiert das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einer Drehzahl der Maschine und berechnet die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert.
Wenn die Drehzahl der Maschine geändert wird, ändert sich allgemein auch die Frequenz der periodischen Störung, die auf den variablen Ventilhubmechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf kann mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung deswegen, weil der Störungskompensationswert gemäß der Drehzahl der Maschine korrigiert wird, die Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch die Drehzahländerung der Maschine hervorgerufen wird, auf dem korrigierten Störungskompensationswert widergespiegelt werden. Da ferner die Regeleingabe gemäß dem so korrigierten Störungskompensationswert berechnet wird, ist es möglich, den variablen Ventilhubmechanismus zu regeln, während die Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch die Drehzahländerung der Maschine hervorgerufen wird, richtig kompensiert wird.
Bevorzugt berechnet das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe unabhängig vom Störungskompensationswert, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Wenn der Störungskompensationswert in der Wählzeitgebung gewählt wird, die jeder Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine um einen vorbestimmten Winkel entspricht, dann wird, wenn die Drehzahl der Maschine hoch wird, das Zeitintervall zum Auswählen des Störungskompensationswerts, d.h. die Wiederholperiode der Auswahl des Störungskompensationswerts, sehr kurz. Wenn die Regeleingabe mittels des Störungskompensationswerts berechnet wird, der in dieser kurzen Wiederholperiode gewählt ist, kann die Störung aufgrund des geringen Ansprechverhaltens des variablen Ventilhubmechanismus nicht richtig kompensiert werden, was die Regelbarkeit des Regelungssystems verschlechtern kann. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung die Regeleingabe unabhängig von dem Störungskompensationswert berechnet, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und daher ist es durch das Setzen der vorbestimmten Drehzahl auf eine geeignete Drehzahl möglich, den variablen Ventilhubmechanismus zu regeln, ohne die Regelbarkeit im Hochdrehzahlbereich zu verschlechtern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner ein Sollventilhubsetzmittel zum Setzen eines Sollventilhubs als Sollwert des Ventilhubs, und der vorbestimmte Regelungsalgorithmus enthält einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus, um zu bewirken, dass der Ventilhub auf den Sollventilhub konvergiert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus berechnet, der einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um den Ventilhub auf den Sollventilhub konvergieren zu lassen, und selbst wenn daher eine große Differenz zwischen dem Ventilhub und dem Sollventilhub auftritt, kann der Ventilhub dazu gebracht werden, rasch und genau auf den Sollventilhub zu konvergieren, während ein Überschießen aufgrund der großen Differenz vermieden wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner ein Störungsschätzwertberechnungmittel, zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern in dem variablen Ventilhubmechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und dem Ventilhub definiert, und das Regeleingabeberechnungsmittel berechnet die Regeleingabe ferner gemäß dem berechneten Störungsschätzwert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird ein Störungsschätzwert zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern in dem variablen Ventilhubmechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus berechnet, der auf einem Modell beruht, der die Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und dem Ventilhub definiert, und die Regeleingabe wird ferner gemäß dem berechneten Störungsschätzwert berechnet. Daher ist es möglich, eine auf den variablen Ventilhubmechanismus wirkende Dauerzustandsstörung und Modellfehler in der Ventilhubregelung richtig zu kompensieren, wodurch sich der Ventilhub derart regeln lässt, dass eine Dauerzustandsabweichung nicht erzeugt wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner ein Modellparameteridentifiziermittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und dem Ventilhub definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus, und das Regeleingabeberechnungsmittel berechnet die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der einen auf der Basis des Modells gebildeten vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung werden Modellparameter eines Modells, das die Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und dem Ventilhub definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus identifiziert, und die Regeleingabe wird mit dem vorbestimmen Regelungsalgorithmus, der einen auf dem Modell beruhenden vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern berechnet. Selbst wenn sich daher die dynamischen Charakteristiken des variablen Ventilhubmechanismus ändern, ist es möglich, den variablen Ventilhubmechanismus zu regeln, während der Einfluss der Änderung in den dynamischen Charakteristiken des variablen Nockenphasenmechanismus richtig absorbiert wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält der Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils einen variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses der Maschine durch Ändern eines Hubs von Kolben der Maschine als den Betriebsbetrag des bewegenden Teils.
Allgemein wird in dem Fall eines variablen Verdichtungsverhältnismechanismus dann, wenn die periodische Störung darauf einwirkt, ein Verdichtungsverhältnis durch den Einfluss der periodischen Störung verändert, wodurch die Kompatibilität zwischen dem Verdichtungsverhältnis und der Zündzeitgebung schlechter wird, was das Auftreten von Klopfen und eine Verschlechterung des Verbrennungswirkungsgrads hervorrufen kann. Im Hinblick hierauf ist es mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung durch Regelung des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus mittels der Regeleingabe, die gemäß dem Störungskompensationswert berechnet ist, möglich, den Einfluss der periodischen Störung auf den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken. Daher lässt sich verhindern, dass sich das Verdichtungsverhältnis aufgrund des Einflusses der periodischen Störung verändert, wodurch es möglich gemacht wird, eine exzellente Kompatibilität zwischen dem Verdichtungsverhältnis und der Zündzeitgebung einzuhalten. Dies macht es möglich, das Auftreten von Klopfen und einer Verschlechterung des Verbrennungswirkungsgrads zu vermeiden, um hierdurch einen stabilen Verbrennungszustand der Maschine sicherzustellen.
Bevorzugt wählt das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem das Verdichtungsverhältnis anzeigenden Verdichtungsverhältnisparameters.
Wenn der variable Verdichtungsverhältnismechanismus in der Maschine vorgesehen ist und das Verdichtungsverhältnis durch den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus verändert wird, ändert sich allgemein auch die Amplitude der periodischen Störung, die auf den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung der Störungskompensationswert ferner gemäß einem Verdichtungsverhältnisparameter, der das Verdichtungsverhältnis anzeigt, gewählt, und daher kann der Störungskompensationswert als ein Wert gewählt werden, der in der Lage ist, die Amplitudenänderung der periodischen Störung, die durch die Änderung im Verdichtungsverhältnis hervorgerufen wird, richtig zu kompensieren. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus weiter zu verbessern.
Bevorzugt korrigiert das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einer Drehzahl der Maschine und berechnet die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert.
Wenn sich die Drehzahl der Maschine ändert, ändert sich allgemein auch die Frequenz der periodischen Störung, die auf den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf kann mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung deswegen, weil der Störungskompensationswert gemäß der Drehzahl der Maschine korrigiert wird, die Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch die Drehzahländerung der Maschine hervorgerufen wird, auf den korrigierten Störungskompensationswert widergespiegelt werden. Da ferner die Regeleingabe gemäß dem so korrigierten Störungskompensationswert berechnet wird, ist es möglich, den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zu regeln, während die Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch die Drehzahländerung der Maschine hervorgerufen wird, richtig kompensiert wird.
Bevorzugt korrigiert das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einem die Belastung der Maschine anzeigenden Lastparameter und berechnet die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert.
Wenn sich die Belastung der Maschine ändert, verändert sich allgemein auch die Amplitude der periodischen Störung, die auf den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung der Störungskompensationswert gemäß einem die Belastung der Maschine anzeigenden Lastparameter korrigiert, und daher kann die Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch die Lastveränderung der Maschine hervorgerufen wird, auf den korrigierten Störungskompensationswert widergespiegelt werden. Da ferner die Regeleingabe gemäß dem so korrigierten Störungskompensationswert berechnet wird, ist es möglich, den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zu regeln, während die Amplitudenänderung der periodischen Störung, die durch die Laständerung der Maschine hervorgerufen wird, richtig kompensiert wird.
Bevorzugt enthält die Maschine einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Verändern einer Nockenphase, wobei die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle der Maschine in Bezug auf die Kurbelwelle definiert ist, und der Lastparameter enthält einen die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter.
Wenn der variable Nockenphasenmechanismus in der Maschine vorgesehen ist und die Nockenphase durch den variablen Nockenphasenmechanismus verändert wird, ändert sich allgemein auch die Amplitude der periodischen Störung, die auf den variablen Nockenphasenmechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung deswegen, weil der Lastparameter einen die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter enthält, der Störungskompensationswert gemäß dem Nockenphasenparameter korrigiert, und daher kann die Amplitudenänderung der periodischen Störung, die durch die Nockenphasenänderung der Maschine hervorgerufen wird, auf den korrigierten Störungskompensationswert widergespiegelt werden. Dies macht es möglich, den variablen Dichtungsverhältnismechanismus zu regeln, während die Amplitudenänderung der periodischen Störung richtig kompensiert wird.
Bevorzugt enthält die Maschine einen variablen Ventilhubmechanismus zum Ändern eines Ventilhubs, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen der Maschine definiert ist, und der Lastparameter enthält einen den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter.
Wenn der variable Ventilhubmechanismus in der Maschine vorgesehen ist und der Ventilhub durch den variablen Ventilhubmechanismus geändert wird, ändert sich allgemein auch die Amplitude der periodischen Störung, die auf den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus wirkt. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung deswegen, weil der Lastparameter einen den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter enthält, der Störungskompensationswert gemäß dem Ventilhubparameter korrigiert, und daher kann die Amplitudenänderung der periodischen Störung, die durch die Ventilhubänderung der Maschine hervorgerufen wird, auf den korrigierten Störungskompensationswert widergespiegelt werden. Dies macht es möglich, den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zu regeln, während die Amplitudenänderung der periodischen Störung richtig kompensiert wird.
Bevorzugt berechnet das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe unabhängig vom Störungskompensationswert, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Wenn der Störungskompensationswert in der Wählzeitgebung gewählt wird, die jeder Drehung der Kurbelwelle der Maschine um einen vorbestimmten Winkel herum entspricht, dann wird, wenn die Drehzahl der Maschine hoch wird, das Zeitintervall zum Wählen des Störungskompensationswerts, d.h. die Wiederholperiode des Auswählens des Störungskompensationswerts, sehr kurz. Wenn die Regeleingabe mittels des in dieser kurzen Wiederholperiode gewählten Kompensationswerts berechnet wird, kann die Störung aufgrund des geringen Ansprechverhaltens des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus nicht richtig kompensiert werden, was die Regelbarkeit verschlechtern kann. Im Hinblick hierauf wird mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung die Regeleingabe unabhängig vom Störungskompensationswert berechnet, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und daher ist es durch das Setzen der vorbestimmten Drehzahl auf eine geeignete Drehzahl möglich, den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zu regeln, ohne die Regelbarkeit im Hochdrehzahlbereich zu verschlechtern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner ein Sollverdichtungsverhältnissetzmittel zum Setzen eines Sollverdichtungsverhältnisses als Sollwert des Verdichtungsverhältnisses, und der vorbestimmte Regelungsalgorithmus enthält einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus, um zu bewirken, dass das Verdichtungsverhältnis auf das Sollverdichtungsverhältnis konvergiert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus berechnet, der einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass das Verdichtungsverhältnis auf das Sollverdichtungsverhältnis konvergiert. Selbst wenn daher eine große Differenz zwischen dem Verdichtungsverhältnis und dem Sollverdichtungsverhältnis auftritt, kann das Verdichtungsverhältnis dazu gebracht werden, rasch und genauer auf das Sollverdichtungsverhältnis zu konvergieren, während ein Überschießen aufgrund der großen Differenz vermieden wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner ein Störungsschätzwertberechnungmittel zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlernn in dem variablen Verdichtungsverhältnismechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und dem Verdichtungsverhältnis definiert, umfasst, und das Regeleingabeberechnungsmittel berechnet die Regeleingabe ferner gemäß dem berechneten Störungskompensationswert.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung wird ein Störungsschätzwert zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern in dem variablen Verdichtungsverhältnismechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus berechnet, der auf einem Modell beruht, das die Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und dem Verdichtungsverhältnis definiert, und die Regeleingabe wird ferner gemäß dem berechneten Störungskompensationswert berechnet. Daher ist es möglich, eine auf den variablen Dichtungsverhältnismechanismus wirkende Dauerzustandsstörung und Modellfehler in der Verdichtungsverhältnisregelung richtig zu kompensieren, wodurch es möglich wird, das Verdichtungsverhältnis derart zu regeln, dass eine Dauerzustandsabweichung nicht erzeugt wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Bevorzugt enthält das Regelungssystem ferner ein Modellparameteridentifiziermittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompeensationswert, der Regeleingabe und dem Verdichtungsverhältnis definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus, und das Regeleingabeberechnungsmittel berechnet die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der den auf dem Modell beruhenden vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern.
Mit der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführung werden Modellparameter eines Modells, das die Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und dem Verdichtungsverhältnis definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus identifiziert, und die Regeleingabe wird mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der den auf der Basis des Modells gebildeten vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern berechnet. Selbst wenn sich daher die dynamischen Charakteristiken des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus ändern, ist es möglich, den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zu regeln, während der Einfluss der Änderung in den dynamischen Charakteristiken des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus rasch absorbiert wird. Dies macht es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Regelung merklich zu verbessern.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das schematisch die Anordnung einer Brennkraftmaschine zeigt, auf die ein Regelungssystem gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Anordnung des Regelungssystems zeigt;
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Anordnung eines variablen Einlassventilbetätigungsmechanismus und eines Auslassventilbetätigungsmechanismus der Maschine zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Anordnung eines variablen Ventilhubmechanismus des variablen Einlassventilbetätigungsmechanismus zeigt;
5A ist ein Diagramm, das einen Hubaktuator in einem Zustand zeigt, in dem sich sein kurzer Arm in einer maximalen Hubstellung befindet;
5B ist ein Diagramm, das den Hubaktuator in einem Zustand zeigt, in dem sich sein kurzer Arm in einer minimalen Hubstellung befindet;
6A ist ein Diagramm, das ein im offenen Zustand angeordnetes Einlassventil zeigt, wenn sich ein unteres Glied des variablen Ventilhubmechanismus in einer maximalen Hubstellung befindet;
6B ist ein Diagramm, das das im offenen Zustand angeordnete Einlassventil zeigt, wenn sich das untere Glied des variablen Ventilhubmechanismus in einer minimalen Hubstellung befindet;
7 ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve (durchgehende Linie) zeigt, die der Ventilhub des Einlassventils einnimmt, wenn sich das untere Glied des variablen Ventilhubmechanismus in der maximalen Hubstellung befindet, und eine Ventilhubkurve (Zweipunktkettenlinie), die der Ventilhub des Einlassventils einnimmt, wenn sich das untere Glied des variablen Ventilhubmechanismus in der minimalen Hubstellung befindet;
8 ist ein Diagramm, das schematisch die Anordnung eines variablen Nockenphasenmechanismus zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine Ventilhubkurve (durchgehende Linie) zeigt, die der Ventilhub des Einlassventils einnimmt, wenn die Nockenphase durch den variablen Nockenphasenmechanismus auf den spätesten Wert gestellt ist, und eine Ventilhubkurve (Zweipunktkettenlinie), die der Ventilhub des Einlassventils einnimmt, wenn die Nockenphase durch den variablen Nockenphasenmechanismus auf einen frühesten Wert gestellt ist;
10A ist eine Diagramm, das schematisch die Gesamtanordnung eines variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zeigt, in einem Zustand, wo ein Verdichtungsverhältnis auf ein niedriges Verdichtungsverhältnis gestellt ist;
10B ist ein Diagramm, das schematisch die Anordnung einer Steuerwelle und eines Verdichtungsverhältnisaktuators und von deren Nachbarschaft des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus in einem Zustand zeigt, wo das Verdichtungsverhältnis auf ein hohes Verdichtungsverhältnis gestellt ist;
11 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Anordnung eines Nockenphasencontrollers zeigt;
12A und 12B sind Diagramme, die bei der Erläuterung einer periodischen Störung nützlich sind, worin
12A ein Diagramm ist, das zur Erläuterung des Betriebs eines Einlassnockens, der das Einlassventil in der Ventilöffnungsrichtung antreibt, nützlich ist, und
12B ein Diagramm ist, das bei der Erläuterung des Betriebs des Einlassnockens, der das Einlassventil in der Ventilschließrichtung antreibt, nützlich ist;
13 ist ein Zeitdiagramm, das den Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphasenregelung zeigt;
14 ist ein Diagramm, das Ventilhubkurven zeigt, die der Ventilhub des Einlassventils einnimmt, wenn der Ventilhub hoch ist, was zum Vergleich eines Falls, wo ein variabler Nockenphasenmechanismus vorgesehen ist, und eines Falls, wo der variable Nockenphasenmechanismus nicht vorgesehen ist, nützlich ist;
15 ist ein Diagramm, das Ventilhubkurven zeigt, die der Ventilhub des Einlassventils einnimmt, wenn der Ventilhub gering ist, was beim Vergleich des Falls, wo der variable Nockenphasenmechanismus vorgesehen ist, und des Falls, wo der variable Nockenphasenmechanismus nicht vorgesehen ist, nützlich ist;
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfeldwerts eines Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung bei der Nockenphasenregelung für einen Zylinder zeigt, wobei der Kennfeldwert für einen Maximalwert des Ventilhubs gesetzt ist;
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfeldwerts des Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung in der Nockenphasenregelung für den einen Zylinder zeigt, wobei der Kennfeldwert für einen Minimalwert des Ventilhubs gesetzt ist;
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfeldwerts des Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung in der Nockenphasenregelung zeigt, der durch ein Kompensationselement des Regelungssystems gemäß einer ersten Ausführung in Zuordnung zum Maximalwert des Ventilhubs berechnet wird;
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfeldwerts des Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung in der Nockenphasenregelung zeigt, der durch das Kompensationselement des Regelungssystems gemäß der ersten Ausführung in Zuordnung mit dem Minimalwert des Ventilhubs berechnet wird;
20 ist ein Diagramm, das einen Regelungsalgorithmus für einen Gleitmodusregler mit zwei Freiheitsgraden und ein zum Erhalt des Regelungsalgorithmus verwendetes Modell zeigt;
21 ist ein Diagramm, das einen arithmetischen Ausdruck für ein Additionselement und einen Regelungsalgorithmus für einen DSM-Regler zeigt;
22 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Ventilhubreglers zeigt;
23 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfeldwerts eines Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung in der Ventilhubregelung zeigt, wobei der Kennfeldwert für einen Maximalwert eines Sollventilhubs gesetzt ist;
24 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfeldwerts des Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung in der Ventilhubregelung zeigt, wobei der Kennfeldwert für einen Minimalwert des Sollventilhubs gesetzt ist;
25 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Verdichtungsverhältniscontrollers zeigt;
26 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung bei der Abfrage eines Kennfeldwerts eines Störungskompensationswerts zur Verwendung bei der Verdichtungsverhältnisregelung zeigt;
27 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung von Störungskompensationswerten zur Verwendung bei der Nockenphasenregelung, der Ventilhubregelung und der Verdichtungsverhältnisregelung zeigt;
28 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Tabelle zeigt, die zur Berechnung eines Korrekturkoeffizienten zur Nockenphasenregelung verwendet wird;
29 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Tabelle zeigt, die zur Berechnung eines Korrekturkoeffizienten für die Ventilhubregelung verwendet wird.;
30 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Tabelle zeigt, die zur Berechnung eines ersten Korrekturkoeffizienten für die Verdichtungsverhältnisregelung verwendet wird;
31 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Tabelle zeigt, die zur Berechnung eines zweiten Korrekturkoeffizienten für die Verdichtungsverhältnisregelung verwendet wird;
32 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung einer Nockenphasenregeleingabe, einer Hubregeleingabe und einer Verdichtungsverhältniseingabe zeigt;
33 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das zum Berechnen einer Sollnockenphase verwendet wird;
34 ist ein Diagramm, dass ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das zur Berechnung eines Sollhubs verwendet wird;
35 ist ein Diagramm, dass ein Beispiel eines Kennfelds zeigt, das zur Berechnung eines Sollverdichtungsverhältnisses verwendet wird;
36 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Simulationsergebnisses der Nockenphasenregelung in Bezug auf einen Zylinder durch das Regelungssystem gemäß der ersten Ausführung zeigt;
37 ist ein Diagramm, das eine Variation des Störungskompensationswertkennfelds zur Verwendung bei der Berechnung eines Kennfeldwerts eines Störungskompensationswerts für die Nockenphasenregelung zeigt;
38 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Nockenphasencontrollers eines Regelungssystems gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung zeigt;
39 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Ventilhubcontrollers des Regelungssystems gemäß der zweiten Ausführung zeigt;
40 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Verdichtungsverhältniscontrollers des Regelungssystems gemäß der zweiten Ausführung zeigt;
41 ist ein Diagramm, das einen Algorithmus zur Berechnung einer Störungsschätzwerts durch einen adaptiven Störungsbeobachter des Nockenphasencontrollers des Regelungssystems gemäß der zweiten Ausführung sowie ein Modell, das zum Herleiten des Algorithmus verwendet wird, zeigt;
42 ist ein Diagramm, das einen Regelungsalgorithmus für einen Gleitmodusregler mit zwei Freiheitsgraden des Nockenphasencontrollers eines Regelungssystems gemäß der zweiten Ausführung zeigt;
43 ist ein Diagramm, das einen Regelungsalgorithmus für einen DSM-Regler des Nockenphasencontrollers des Regelungssystems gemäß der zweiten Ausführung zeigt;
44 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Nockenphasencontrollers eines Regelungssystems gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
45 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Ventilhubcontrollers des Regelungssystems gemäß der dritten Ausführung zeigt;
46 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Verdichtungsverhältniscontrollers des Regelungssystems gemäß der dritten Ausführung zeigt;
47 ist ein Diagramm, das einen Identifikationsalgorithmus für einen Teilparameteridentifizierer des Nockenphasencontrollers des Regelungssystems gemäß der dritten Ausführung sowie ein Modell, das zum Ableiten des Identifikationsalgorithmus verwendet wird, zeigt;
48 ist ein Diagramm, das einen Regelungsalgorithmus für einen Gleitmodusregler mit zwei Freiheitsgraden des Nockenphasencontrollers des Regelungssystems gemäß der dritten Ausführung zeigt; und
49 ist ein Diagramm, das einen Regelungsalgorithmus für einen DSM-Regler des Nockenphasencontrollers des Regelungssystems gemäß der dritten Ausführung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN
Nachfolgend wird ein Regelungssystem gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Das Regelungssystem 1 enthält eine ECU 2, wie in 2 gezeigt. Wie nachfolgend beschrieben, führt die ECU 2 Regelprozesse aus, wie etwa eine Ventilhubregelung, Nockenphasenregelung und Verdichtungsverhältnisregelung, in Abhängigkeit von Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine (nachfolgend einfach als "die Maschine" bezeichnet) 3.
In Bezug auf die 1 und 3 ist die Maschine 3 ein Reihen-Vierzylinder-Benzinmotor der vier Paare von Zylindern 3a und Kolben 3b aufweist (von denen nur ein Paar gezeigt ist) und der an einem nicht gezeigten Fahrzeug angebracht ist. Die Maschine 3 enthält ein Einlassventil 4 und ein Auslassventil 7, die für jeden Zylinder 3a vorgesehen sind, um einen Einlasskanal und einen Auslasskanal davon zu öffnen und zu schließen, eine Einlassnockenwelle 5 und ein Einlassnocken 6, die die Einlassventile 4 betätigen, einen variablen Einlassventilbetätigungsmechanismus 40, der die Einlassventile 4 zum Öffnen und Schließen desselben betätigt, eine Auslassnockenwelle 8 und Auslassnocken 9, die die Auslassventile 7 betätigen, einen Auslassventilbetätigungsmechanismus 30, der die Auslassventile 7 zum Öffnen und Schließen derselben betätigt, und einen variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 usw.
Ein Schaft 4a des Einlassventils 4 ist in eine Führung 4b verschiebbar eingesetzt. Die Führung 4b ist an einem Zylinderkopf 3c starr befestigt. Ferner enthält, wie in 4 gezeigt, das Einlassventil 4 obere und untere Federteller 4c und 4d und eine dazwischen angeordnete Ventilfeder 4e, und es wird durch die Ventilfeder 4e in der Ventilschließrichtung vorgespannt.
Ferner sind die Einlassnockenwelle 5 und die Auslassnockenwelle 8 durch den Zylinderkopf 3c über nicht gezeigte Halter drehbar gelagert. Die Einlassnockenwelle 5 weist ein Einlassritzel (nicht gezeigt) auf, das koaxial und drehbar auf sein eines Ende aufgesetzt ist. Das Einlassritzel ist mit einer Kurbelwelle 4d über einen nicht gezeigten Steuerriemen verbunden und ist mit der Einlassnockenwelle 5 über einen variablen Nockenphasenmechanismus 70 verbunden, der nachfolgend beschrieben wird. Mit der obigen Konfiguration führt die Einlassnockenwelle 5 alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 3d eine Umdrehung durch. Ferner ist der Einlassnocken 6 an der Einlassnockenwelle 5 jedes Zylinders 3a derart vorgesehen, dass sich der Einlassnocken 6 gemeinsam mit der Einlassnockenwelle 5 dreht.
Ferner ist der variable Einlassventilbetätigungsmechanismus 40 vorgesehen, um das Einlassventil 4 jedes Zylinders 3a zum Öffnen und Schließen desselben entsprechend der Drehung der Einlassnockenwelle 5 zu betätigen und kontinuierlich den Hub und die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 4 zu verändern, was nachfolgend im Detail beschrieben wird. Es sollte angemerkt werden, dass in der vorliegenden Ausführung "der Hub des Einlassventils 4" (nachfolgend als "der Ventilhub" bezeichnet) den maximalen Hub des Einlassventils 4 darstellt.
Andererseits ist ein Schaft 7a des Auslassventils 7 in eine Führung 7b verschiebbar eingesetzt. Die Führung 7b ist an dem Zylinderkopf 3c starr befestigt. Ferner enthält das Auslassventil 7 obere und untere Federteller 7c und 7d und eine dazwischen angeordnete Ventilfeder 7e, und es wird durch die Ventilfeder 7e in der Ventilschließrichtung vorgespannt.
Ferner ist integral mit der Auslassnockenwelle 8 ein Auslassritzel (nicht gezeigt) ausgebildet, und ist mit der Kurbelwelle 3d durch ein Auslassritzel und einen nicht gezeigten Steuerriemen verbunden, wodurch die Auslassnockenwelle 8 alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 3d eine Umdrehung durchführt. Ferner ist der Auslassnocken 9 an der Auslassnockenwelle 8 für jeden Zylinder 3a derart angeordnet, dass sich der Auslassnocken 9 gemeinsam mit der Auslassnockenwelle 8 dreht.
Ferner enthält der Auslassventilbetätigungsmechanismus 30 Kipphebel 31. Jeder Kipphebel 31 wird gemäß der Drehung des zugeordneten Auslassnockens 9 schwenkend bewegt, um hierdurch das Auslassventil 7 zu betätigen, um dasselbe entgegen der Spannkraft der Ventilfeder 7e zu öffnen und zu schließen.
Die Maschine 3 ist auch mit einem Kurbelwinkelstellungssensor 20 versehen. Der Kurbelwinkelstellungssensor 20 ist aus einem Magnetrotor und einem MRE-Aufnehmer (einem magnetischen Widerstandselement) aufgebaut und liefert ein CRK-Signal und ein OT-Signal, die beide Pulssignale sind, zu der ECU 2 gemäß der Umdrehung der Kurbelwelle 3d. Jeder Puls des CRK-Signals wird immer dann erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle 3d um 10 Grad dreht. Die ECU 2 bestimmt die Drehzahl NE der Maschine 3 (nachfolgend als "die Maschinendrehzahl NE" bezeichnet) auf der Basis des CRK-Signals. Ferner zeigt das OT-Signal an, dass sich jeder Kolben 3b in dem zugeordneten Zylinder 3a in einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung etwas vor der OT-Stellung beim Beginn des Ansaugtrakts befindet, und jeder Puls des OT-Signals wird immer dann erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle 3d um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht.
Ferner sind in einem Ansaugrohr 10 der Maschine 3 ein Luftströmungssensor 21, ein Drosselventilmechanismus 11, ein Ansaugrohrabsolutdrucksensor 22, ein Kraftstoffeinspritzventil 12 usw. von stromauf zu stromab in der genannten Reihenfolge an jeweiligen Stellen des Ansaugrohrs 10 angeordnet.
Der Luftströmungssensor 21 ist durch einen Heißdrahtluftströmungsmesser gebildet, um eine Ansaugluftmenge GTH zu erfassen (nachfolgend als "die TH-Durchlass-Ansaugluftmenge GTH" bezeichnet), die durch das Drosselventil 11 fließt, und liefert der ECU 2 ein Signal, das die sensierte TH-Durchlassansaugluftmenge GTH anzeigt. Ferner ist das Drosselventil 11 quer durch einen Zwischenabschnitt des Ansaugrohrs 10 hindurch schwenkbar angeordnet, sodass sein Öffnungsgrad durch seine Schwenkbewegung geändert wird, um hierdurch die TH-Durchlassansaugluftmenge GTH zuverändern. Ferner wird das Drosselventil 11 während des normalen Bertriebs der Maschine 3 durch die ECU 2 über einen nicht gezeigten Aktuator in einem vollständig offenen Zustand gehalten, und sein Öffnungsgrad wird durch die ECU 2 über den Aktuator angesteuert, wenn der variable Einlassventilaktivierungsmechanismus 40 fehlerhaft ist oder wenn einem Bremskraftverstärker (nicht gezeigt) ein Unterdruck zugeführt wird.
Ein Abschnitt des Ansaugrohrs 10 stromab des Drosselventils 11 bildet einen Ausgleichstank 10a, in den ein Ansaugrohrabsolutdrucksensor 22 eingesetzt ist. Der Ansaugrohrabsolutdrucksensor 22 ist z.B. durch einen Halbleiterdrucksensor implementiert und erfasst einen Absolutdruck PBA im Ansaugrohr 10 (nachfolgend als "der Ansaugrohrabsolutdruck PBA" bezeichnet), um der ECU 2 ein Signal zu liefern, das den sensierten Ansaugrohrabsolutdruck PBA angibt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 6 wird durch ein von der ECU 2 zugeführtes Treibersignal angetrieben und spritzt in das Ansaugrohr 10 Kraftstoff ein. Zündkerzen 13 (siehe 2) sind durch den Zylinderkopf 3c der Maschine 3 hindurch angebracht. Wenn von der ECU 2 ein Treibersignal angelegt wird, das den Zündzeitpunkt angibt, bewirkt die Zündkerze 13 eine Funkenentladung, um hierdurch ein Gemisch in der Brennkammer zu zünden.
Nachfolgend wird der vorgenannte variable Einlassventilaktivierungsmechanismus 40 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, ist der variable Einlassventilaktivierungsmechanismus 40 aus der Einlassnockenwelle 5, den Einlassnocken 6, einem variablen Ventilhubmechanismus 50 und dem variablen Nockenphasenmechanismus 70 gebildet.
Der variable Ventilhubmechanismus 50 (Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils) ist zum Aktivieren der Einlassventile (des bewegenden Teils) vorgesehen, um diese gemäß der Drehung der Einlassnockenwelle 5 zu öffnen und zu schließen und um den Ventilhub Liftin zwischen einem vorbestimmten maximalen Wert Liftinmax und einem vorbestimmten Minimalwert Liftinmin kontinuierlich zu verändern. Der variable Ventilhubmechanismus 50 umfasst Kipphebelmechanismen 51 vom Vierlenkertyp, der für die jeweiligen Zylinder 3a vorgesehen ist, und einen Hubaktuator 60 (siehe 5A und 5B), der diese Kipphebelmechanismen 51 simultan betätigt.
Jeder Kipphebelmechanismus 51 umfasst einen Kipphebel 52 und obere und untere Lenker 53 und 54. Ein Ende des oberen Lenkers 53 ist am Oberende des Kipphebels 52 durch einen oberen Zapfen 55 schwenkbar angebracht, und das andere Ende ist an einer Kipphebelwelle 56 schwenkbar angebracht. Die Kipphebelwelle 56 ist durch den Zylinderkopf 3c über nicht gezeigte Halter angebracht.
Ferner ist an dem oberen Zapfen 55 des Kipphebels 52 eine Rolle 57 drehbar angebracht. Die Rolle 57 steht mit einer Nockenoberfläche des Einlassnockens 6 in Kontakt. Wenn sich der Einlassnocken 6 dreht, rollt die Rolle 57 auf dem Einlassnocken 6, während sie durch die Nockenoberfläche des Einlassnockens 6 geführt wird. Im Ergebnis wird der Kipphebel 52 vertikal angetrieben, und der obere Lenker 53 wird um die Kipphebelwelle 56 herum schwenkend bewegt.
Ferner ist ein Einstellbolzen 52a an einem Ende des Kipphebels 52 zum Einlassventil 4 hin angebracht. Wenn der Kipphebel 52 entsprechend der Drehung des Einlassnockens 6 vertikal bewegt wird, treibt der Einstellbolzen 52a den Schaft 4a an, um das Einlassventil 4 gegen die Spannkraft der Ventilfeder 4e zu öffnen und zu schließen.
Ferner ist ein Ende des unteren Lenkers 54 schwenkbar am Unterende des Kipphebels 52 durch einen unteren Zapfen 58 angebracht, und das andere Ende des unteren Lenkers 54 hat einen daran schwenkbar angebrachten Verbindungszapfen 59. Der untere Lenker 54 ist mit einem nachfolgend beschriebenen kurzen Arm 65 des Hubaktuators 60 durch den Verbindungszapfen 59 verbunden.
Andererseits umfasst, wie in den 5A und 5B gezeigt, der Hubaktuator 60 einen Motor 61, eine Mutter 62, einen Lenker 63, einen langen Arm 64 und den kurzen Arm 65. Der Motor 61 ist mit der ECU 2 verbunden und ist außerhalb eines Kopfdeckels 3g der Maschine 3 angeordnet. Die Drehwelle des Motors 61 ist eine Gewindestange 61a, die mit einem Außengewinde ausgebildet ist, und die Mutter 62 ist auf die Gewindestange 61a aufgeschraubt. Die Mutter 62 ist mit dem langen Arm 64 durch den Lenker 63 verbunden. Ein Ende des Lenkers 63 ist an der Mutter 62 durch einen Zapfen 63a schwenkbar angebracht, und das andere Ende ist durch einen Zapfen 63b am einen Ende des langen Arms 64 schwenkbar angebracht.
Ferner ist das andere Ende des langen Arms 64 am einen Ende des kurzen Arms 65 durch eine Schwenkwelle 66 angebracht. Die Schwenkwelle 66 hat einen kreisförmigen Querschnitt und erstreckt sich durch den Kopfdeckel 3g der Maschine derart, dass sie an dem Kopfdeckel 3g drehbar gelagert ist. Der lange Arm 64 und der kurze Arm 65 werden entsprechend der Schwenkbewegung der Schwenkwelle 66 gemeinsam mit der Schwenkwelle 66 schwenkend bewegt.
Ferner erstreckt sich der vorgenannte Verbindungszapfen 59 schwenkbar durch das andere Ende des kurzen Arms 65, wodurch der kurze Arm 65 mit dem unteren Lenker 54 durch den Verbindungszapfen 59 verbunden wird.
Nachfolgend wird eine Beschreibung des Betriebs des wie oben konfigurierten variablen Ventilhubmechanismus 50 angegeben. Wenn in dem variablen Ventilhubmechanismus 50 eine Hubregeleingabe Uliftin, die nachfolgend beschrieben wird, von der ECU 2 in den Hubaktuator 60 eingegeben wird, dreht sich die Gewindestange 61a und die Mutter 62 bewegt sich gemäß der Drehung der Gewindestange 61a, wodurch der lange Arm 64 und der kurze Arm 65 um die Schwenkwelle 66 herum schwenkend bewegt werden, und gemäß der Schwenkbewegung des kurzen Arms 65 wird der untere Lenker 54 des Kipphebelmechanismus 51 um den unteren Zapfen 58 herum schwenkend bewegt. D.h. der untere Lenker 54 wird durch den Hubaktuator 60 angetrieben.
In dem Prozess wird, unter der Steuerung der ECU 2, der Bereich der Schwenkbewegung des kurzen Arms 65 zwischen der in 5A gezeigten maximalen Hubstellung und der in 5B gezeigten minimalen Hubstellung eingeschränkt, wodurch der Bereich der Schwenkbewegung des unteren Lenkers 54 auch zwischen der maximalen Hubstellung, die in 4 mit der durchgehenden Linie angegeben ist, und einer minimalen Hubstellung, die in 4 mit einer Zweipunktkettenlinie angegeben ist, eingeschränkt ist.
Der Vierlenker, der durch die Kipphebelwel 56, die oberen und unteren Zapfen 55 und 58 und den Verbindungszapfen 59 gebildet ist, ist derart konfiguriert, dass dann, wenn sich das untere Glied 54 in der maximalen Hubstellung befindet, der Abstand zwischen der Mitte des oberen Zapfens 55 und der Mitte des unteren Zapfens 58 größer wird als der Abstand zwischen der Mitte der Kipphebelwelle 56 und der Mitte des Verbindungszapfens 59, wodurch, wie in 6A gezeigt, wenn sich der Einlassnocken 6 dreht, der Bewegungsbetrag des Einstellbolzens 52a größer wird als der Bewegungsbetrag eines Kontaktpunkts dort, wo der Einlassnocken 6 und die Rolle 57 miteinander in Kontakt stehen.
Andererseits ist der Vierlenker derart konfiguriert, dass dann, wenn sich der untere Lenker 54 in der minimalen Hubstellung befindet, der Abstand zwischen der Mitte des oberen Zapfens 55 und der Mitte des unteren Zapfens 58 kürzer wird als der Abstand zwischen der Mitte der Kipphebelwelle 56 und der Mitte des Verbindungszapfens 59, wodurch, wie in 6B gezeigt, wenn sich der Einlassnocken 6 dreht, der Bewegungsbetrag des Einstellbolzens 52a kleiner wird als der Bewegungsbetrag des Kontaktpunkts dort, wo der Einlassnocken 6 und die Rolle 7 miteinander in Kontakt stehen.
Wenn sich der untere Lenker 54 in der maximalen Hubstellung befindet, wird aus dem obigen Grund das Einlassventil 4 mit einem größeren Ventilhub Liftin geöffnet als dann, wenn sich der untere Lenker 54 in der minimalen Hubstellung befindet. Insbesondere, wenn sich während der Drehung des Einlassnockens 6 der untere Lenker 54 in der maximalen Hubstellung befindet, wird das Einlassventil 4 gemäß einer Ventilhubkurve geöffnet, die in 7 mit einer durchgehenden Linie angegeben ist, und der Ventilhub Liiftin nimmt seinen Maximalwert Liftinmax ein. Wenn sich andererseits der untere Lenker 54 in der minimalen Hubstellung befindet, wird das Einlassventil 4 gemäß der Ventilhubkurve geöffnet, die in 7 mit einer Zweipunktkettenlinie angegeben ist, und der Ventilhub Liftin nimmt seinen minimalen Wert Liftinmin ein.
Daher wird in dem variablen Ventilhubmechanismus 50 der untere Lenker 54 durch den Hubaktuator 60 zwischen der maximalen Hubstellung und der minimalen Hubstellung schwenkend bewegt, wodurch es möglich wird, den Ventilhub Liftin zwischen dem Maximalwert Liftinmax und dem Minimalwert Liftinmin stufenlos zu verändern.
Die Maschine 3 ist mit einem Schwenkwinkelsensor 23 versehen (siehe 2). Der Schwenkwinkelsensor 23 erfasst einen Schwenkwinkel der Schwenkwelle 66, d.h. des kurzen Arms 65 und liefert der ECU 2 ein Signal, das den sensierten Schwenkwinkel anzeigt. Die ECU 2 berechnet den Ventilhub Liftin auf der Basis es von dem Schwenkwinkelsensor 23 ausgegebenen Signals.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des vorgenannten variablen Nockenphasenmechanismus 70 angegeben (Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils). Der variable Nockenphasenmechanismus 70 ist vorgesehen, um die relative Phase Cain der Einlassnockenwelle 5 als bewegendes Teil in Bezug auf die Kurbelwelle 3d (nachfolgend als "die Nockenphase Cain" bezeichnet) stufenlos früh zu stellen oder spät zu stellen, und ist an dem einlassritzelseitigen Ende der Einlassnockenwelle 5 angebracht. Wie in 8 gezeigt, enthält der variable Nockenphasenmechanismus 70 ein Gehäuse 71, einen dreiblättrigen Flügel 72, eine Öldruckpumpe 73 und einen Solenoidventilmechanismus 74.
Das Gehäuse 71 ist integral mit dem Einlassritzel an der Einlassnockenwelle 5d ausgebildet und ist durch drei Trennwände 71a, die mit gleichen Intervallen ausgebildet sind, unterteilt. Der Flügel 72 ist koaxial an dem einlassritzelseitigen Ende der Einlassnockenwelle 5 derart angebracht, dass sich der Flügel 72 radial auswärts von der Einlassnockenwelle 5 erstreckt und in dem Gehäuse 71 drehbar aufgenommen ist. Ferner hat das Gehäuse 71 drei Frühstellkammern 75 und drei Spätstellkammern 76, die jeweils zwischen einer der Trennwände 71a und einem der drei Blätter des Flügels 72 ausgebildet sind.
Die Öldruckpumpe 73 ist eine mechanische, welche mit der Kurbelwelle 3d verbunden ist. Wenn sich die Kurbelwelle 3d dreht, saugt die Öldruckpumpe 73 Schmieröl, das in einer Ölwanne 3e der Maschine 3 aufbewahrt ist, über einen unteren Teil eines Ölkanals 77c an, um es unter Druck zu setzen, und liefert das Drucköl zu dem Solenoidventilmechanismus 74 über den restlichen Teil des Ölkanals 77c.
Der Solenoidventilmechanismus 74 ist durch Kombinieren eines Schieberventilmechanismus 74a und eines Solenoids 74b gebildet und ist mit den Frühstellkammern 75 und den Spätstellkammern 76 über einen Frühstellölkanal 77a und einen Spätstellölkanal 77b verbunden, sodass der von der Öldruckpumpe 73 zugeführte Öldruck an die Frühstellkammern 75 und die Spätstellkammern 76 als Frühstellöldruck Pad und Spätstellöldruck Prt ausgegeben wird. Das Solenoid 74b des Solenoidventilmechanismus 74 ist mit der ECU 2 elektrisch verbunden. Wenn eine Phasensteuereingabe Ucain, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, von der ECU 2 eingegeben wird, bewegt das Solenoid 74b ein Schieberventilelement des Schieberventilmechanismus 74a innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs gemäß der Phasensteuereingabe Ucain, um hierdurch sowohl den Frühstellöldruck Pad als auch den Spätstellöldruck Prt zu verändern.
In dem wie oben aufgebauten variablen Nockenphasenmechanismus 70 wird, während die Öldruckpumpe 73 in Betrieb ist, der Solenoidventilmechanismus 74 gemäß der Phasensteuereingabe Ucain betätigt, um den Frühstellöldruck Pad zu den Frühstellkammern 75 und den Spätstellöldruck Prt zu den Spätstellkammern 76 zuzuführen, wodurch die relative Phase zwischen dem Flügel 72 und dem Gehäuse 71 zu einer frühen oder einer späten Seite hin verändert wird. Im Ergebnis wird die oben beschriebene Nockenphase Cain zwischen einem spätesten Wert Cainrt (z.B. einem Wert, der einem Nockenwinkel von 0 Grad entspricht) und einem frühesten Wert Cainad (z.B. einem Wert, der einem Nockenwinkel von 55 Grad entspricht) stufenlos verändert, wodurch die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 74 zwischen einer spätesten Steuerzeit, die in 9 mit einer durchgehenden Linie angegeben ist, und einer frühesten Steuerzeit, die in 9 mit einer Zweipunktkettenlinie angegeben ist, stufenlos verändert wird.
Es sollte angemerkt werden, dass der variable Nockenphasenmechanismus 70 einen nicht gezeigten Sperrmechanismus enthält, der den Betrieb des variablen Nockenphasenmechanismus 70 sperrt, wenn der von der Öldruckpumpe 73 zugeführte Öldruck niedrig ist. Insbesondere wird der variable Nockenphasenmechanismus 70 daran gehindert, die Nockenphase Cain zu verändern, wodurch die Nockenphase Cain auf einen Wert arretiert wird, der für den Leerlauf oder das Starten der Maschine 3 geeignet ist.
Wie oben beschrieben, wird in dem variablen Einlassventilbetätigungsmechanismus 40 gemäß der vorliegenden Ausführung der Ventilhub Liftin durch den variablen Ventilhubmechanismus 50 stufenlos verändert, und die Nockenphase Cain, d.h. die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 4, wird zwischen der spätesten Steuerzeit und der frühesten Steuerzeit stufenlos verändert. Ferner werden, wie nachfolgend beschrieben wird, der Ventilhub Liftin und die Nockenphase Cain durch die ECU 2 über den variablen Ventilhubmechanismus 50 bzw. den variablen Nockenphasen 70 geregelt.
Andererseits ist ein Nockenwinkelsensor 24 (siehe 2) am einen Ende der Einlassnockenwelle 5 angeordnet, das von dem variablen Nockenphasenmechanismus 70 entgegengesetzt ist. Der Nockenwinkelsensor 24 ist z.B. durch einen Magnetrotor und einen MRE-Aufnehmer implementiert, um der ECU 2 einhergehend mit der Drehung der Einlassnockenwelle 5 ein CAM-Signal, das ein Pulssignal ist, zu liefern. Jeder Puls des CAM-Signals wird immer dann erzeugt, wenn sich die Einlassnockenwelle 5 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (z.B. ein Grad) dreht. Die ECU 2 berechnet die Nockenphase Cain auf der Basis des oben beschriebenen CAM-Signals und des CRK-Signals.
Als Nächstes wird der vorgenannte variable Verdichtungsverhältnismechanismus 80 (Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils) in Bezug auf die 10A und 10B beschrieben. Der variable Verdichtungsverhältnismechanismus 80 ist vorgesehen, um die obere Totpunktstellung jedes Kolbens 3b als bewegendem Teil, d.h. den Hub des Kolbens 3b, zu verändern, um hierdurch ein Verdichtungsverhältnis Cr zwischen einem vorbestimmten Maximalwert Crmax und einem vorbestimmten Minimalwert Crmin stufenlos zu verändern, und umfasst einen Verbundlenkermechanismus 81, der zwischen dem Kolben 3b und der Kurbelwelle 3d angeschlossen ist, eine Steuerwelle 85 zum Steuern der Bewegung des Verbundlenkermechanismus 81, einen Verdichtungsverhältnisaktuator 87 zum Antrieb der Steuerwelle 85 usw.
Der Verbundlenkermechanismus 81 ist gebildet durch einen oberen Lenker 82, einen unteren Lenker 83 und einen Steuerlenker 84. Der obere Lenker 82 entspricht einer sogenannten Pleuelstange, und sein oberes Ende ist mit dem Kolben 3b über einen Kolbenbolzen 3f schwenkbar verbunden, und sein Unterende ist mit einem Ende des unteren Lenkers 83 über einen Zapfen 83a schwenkbar verbunden.
Der untere Lenker 83 hat eine dreieckige Form. Zwei Enden des unteren Lenkers 83, außer das mit dem oberen Lenker 82 verbundene Ende, sind mit der Kurbelwelle 3d über einen Kurbelzapfen 83b bzw. mit einem Ende des Steuerlenkers 84 über einen Steuerzapfen 83c schwenkbar verbunden. Mit der obigen Konfiguration wird die Hin- und Herbewegung des Kolbens 3b auf die Kurbelwelle 3d über den Verbundlenkermechanismus 81 derart übertragen, dass diese in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 3d umgewandelt wird.
Ferner erstreckt sich die Steuerwelle 85 in Richtung der Tiefe (in Richtung senkrecht zum Blatt), wie in den 10A und 10B zu sehen, ähnlich der Kurbelwelle 3d, und enthält einen Schwenkwellenteil 85a, der an einem Zylinderblock schwenkbar gelagert ist, einen Exzenterwellenteil 85b, der integral mit dem Schwenkwellenteil 85a ausgebildet ist, und einen Arm 86. Das Unterende des Steuerlenkers 84 ist mit dem Exzenterwellenteil 85b schwenkbar verbunden. Ferner ist ein distales Ende des Arms 86 als Gabelteil 86a ausgebildet, das mit einem Ende einer Antriebswelle 87b des Verdichtungsverhältnisaktuators 87 schwenkbar verbunden ist.
Der Verdichtungsverhältnisaktuator 87 ist durch Kombination eines Motors und eines Untersetzungsmechanismus (beide nicht gezeigt) gebildet und hält ein Gehäuse 87a zur Aufnahme des Motors und des Untersetzungsmechanismus sowie eine Antriebswelle 87b, die in das Gehäuse 87a und aus diesem hinaus bewegbar ist. Wenn in dem Verdichtungsverhältnisaktuator 87 durch eine Verdichtungsverhältnissteuereingabe Ucr, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, von der ECU 2 der Motor zur Normal- oder Rückwärtsdrehung angetrieben wird, wird die Antriebswelle 87b zwischen einer niedrigen Verdichtungsverhältnisstellung (der in 10A gezeigten Stellung), wo die Antriebswelle 87b aus dem Gehäuse 87a am weitesten vorsteht, und einer hohen Verdichtungsverhältnisstellung (der in 10B gezeigten Stellung), wo die Antriebswelle 87b am meisten zum Gehäuse 87a eingefahren ist, bewegt.
Wenn mit der obigen Konfiguration in dem variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 die Antriebswelle 87b des Verdichtungsverhältnisaktuators 87 von der niedrigen Verdichtungsverhältnisstellung zur hohen Verdichtungsverhältnisstellung bewegt wird, wird die Steuerwelle 85 über den Arm 86 derart angetrieben, dass sie bei Betrachtung in 10A um den Schwenkwellenteil 85a herum im Gegenuhrzeigersinn schwenkend bewegt wird, und der Exzenterwellenteil 85b einhergehend mit der Schwenkbewegung der Steuerwelle 85 nach unten bewegt wird. Wenn der gesamte Steuerlenker 84 durch die Abwärtsbewegung des Exzenterwellenteils 85b nach unten gedrückt wird, wird der untere Lenker 83 bei Betrachtung in 10A um den Kurbelzapfen 83b im Uhrzeigersinn schwenkend bewegt, während der obere Lenker 82 bei Betrachtung in 10A um den Kolbenbolzen 3f im Gegenuhrzeigersinn schwenkend bewegt wird. Im Ergebnis wird die Form, die durch den Kolbenbolzen 3f, den oberen Zapfen 83a und den Kurbelzapfen 83b gebildet ist, der Form einer geraden Linie weiter angenähert als dann, wenn diese in der niedrigen Verdichtungsverhältnisstellung sind, wodurch der geradlinige Abstand zwischen dem Kolben 3f und dem Kurbelzapfen 83b, den man erhält, wenn der Kolben 3b die obere Totpunktstellung erreicht hat, vergrößert wird (dies bedeutet, dass der Hub des Kolbens 3b vergrößert wird), um das Volumen der Brennkammer zu verringern, wodurch das Verdichtungsverhältnis Cr erhöht wird.
Wenn andererseits, umgekehrt zum Obenstehenden, die Antriebswelle 87b des Verdichtungsverhältnisaktuators 87 von der hohen Verdichtungsverhältnisstellung zur niedrigen Verdichtungsverhältnisstellung bewegt wird, wird der Schwenkwellenteil 85b bei Betrachtung in 10A im Uhrzeigersinn schwenkend bewegt, und der Exzenterwellenteil 85b wird einhergehend mit der Schwenkbewegung des Schwenkwellenteils 85a aufwärts bewegt, wodurch der gesamte Steuerlenker 84 nach oben gedrückt wird. So wird, umgekehrt zu den obigen Vorgängen, der untere Lenker 83 im Gegenuhrzeigersinn schwenkend bewegt, wohingegen der obere Lenker 82 im Uhrzeigersinn schwenkend bewegt wird, bei Betrachtung in 10A. Im Ergebnis wird der geradlinige Abstand zwischen dem Kolben 3f und dem Kurbelzapfen 83b, den man erhält, wenn der Kolben 3b die obere Totpunktstellung erreicht hat, verringert (dies bedeutet, dass der Hub des Kolbens 3b verkürzt wird), um das Volumen der Brennkammer zu vergrößern, wodurch das Verdichtungsverhältnis Cr reduziert wird. Wie oben beschrieben, wird in dem variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 durch Ändern des Schwenkwinkels der Steuerwelle 85 das Verdichtungsverhältnis Cr zwischen dem vorbestimmten Maximalwert Crmax und dem vorbestimmten Minimalwert Crmin verändert.
Ferner ist der Motor in der Nähe der Steuerwelle 85 mit einem Steuerwinkelsensor 25 versehen (siehe 2). Der Steuerwinkelsensor 25 erfasst einen Schwenkwinkel der Steuerwelle 85 und liefert der ECU 2 ein Signal, das den sensierten Steuerwinkel anzeigt. Die ECU 2 berechnet das Verdichtungsverhältnis Cr auf der Basis des vom Steuerwinkelsensor 25 ausgegebenen Signals.
Ferner sind, wie in 2 gezeigt, mit der ECU 2 ein Gaspedalöffnungssensor 26 und ein Zündschalter (nachfolgend als "der IG·SW" bezeichnet) 27 verbunden. Der Gaspedalöffnungssensor 26 erfasst einen Betätigungsbetrag AP eines nicht gezeigten Gaspedals des Fahrzeugs (nachfolgend als "die Gaspedalöffnung AP" bezeichnet), und liefert der ECU 2 ein Signal, das die sensierte Gaspedalöffnung AP anzeigt. Ferner wird der IG·SW 27 durch Betätigung eines nicht gezeigten Zündschlüssels ein- und ausgeschalten und liefert der ECU 2 ein Signal, das den EIN/AUSzustand davon anzeigt.
Die ECU 2 ist durch einen Mikrocomputer implementiert, der eine CPU 2a, ein RAM 2b, ein ROM 2c (Störungskompensationswertspeichermittel) und eine I/O-Schnittstelle, nicht gezeigt, enthält. Die ECU 2 bestimmt Betriebszustände der Maschine 3 auf der Basis der Erfassungssignale, die von den oben erwähnten Sensoren 20 bis 26 geliefert werden, des EIN/AUSsignals von dem IG·SW 27 und dgl., und führt Steuerprozesse aus. Insbesondere steuert regelt, wie nachfolgend im Detail beschrieben, die ECU 2 die Nockenphase Cain und den Ventilhub Liftin über den variablen Nockenphasenmechanismus 70 bzw. den variablen Ventilhubmechanismus 50 und steuert regelt das Verdichtungsverhältnis Cr über den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80. Ferner steuert/regelt die ECU 2 den Zündzeitpunkt der Zündkerze 13 gemäß den Betriebszuständen der Maschine 3.
Es sollte angemerkt werden, dass in der vorliegenden Ausführung die ECU 2 Störungsschätzwertberechnungsmittel, Modellparameteridentifizierungsmittel, Amplitudenkorrekturwertberechnungsmittel, Sollwertsetzmittel, Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel, Regeleingabeberechnungsmittel, Sollnockenphasensetzmittel, Sollventilhubsetzmittel und Sollverdichtungsverhältnissetzmittel implementiert. Ferner entspricht in der vorliegenden Ausführung die Nockenphase Cain der Betriebszeitgebung des bewegenden Teils, einem Nockenphasenparameter und einem Lastparameter, und der Ventilhub Liftin entspricht dem Betätigungsbetrag des bewegenden Teils und einem Ventilhubparameter und einem Lastparameter.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des Steuersystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführung angegeben. Das Steuersystem 1 enthält einen Nockenphasencontroller 100 (siehe 1), einen Ventilhubcontroller 110 (siehe 22) und einen Verdichtungsverhältniscontroller 120 (siehe 25), die alle durch die ECU 2 implementiert sind. Zuerst wird eine Beschreibung des Nockenphasencontrollers 100 angegeben. In Bezug auf 11 umfasst der Nockenphasencontroller 100 einen Sollnockenphasenberechnungsabschnitt 101, ein Kompensationselement 102, einen Gleitmodusregler mit zwei Freiheitsgraden 103 (nachfolgend als "der SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 103'' bezeichnet), ein Additionselement 104 und einen DSM-Regler 105.
In dem Nockenphasencontroller 100 wird, wie nachfolgend beschrieben wird, die Phasenregeleingabe Ucain berechnet und in den variablen Nockenphasenmechanismus 70 eingegeben, wodurch die Nockenphase Cain auf die Sollnockenphase Cain_cmd geregelt wird.
Zuerst berechnet der Sollnockenphasenberechnungsabschnitt 101 (Sollwertsetzmittel, Sollnockenphasensetzmittel) die Sollnockenphase Cain_cmd (Sollwert, Nockenphasenparameter) durch Absuchen eines Kennfelds (siehe 33), das nachfolgend beschrieben wird, gemäß der Maschinendrehzahl NE und der Gaspedalöffnung AP.
Ferner berechnet das Kompensationselement 102 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel), wie nachfolgend beschrieben wird, einen Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung auf der Basis der Sollnockenphase Cain_cmd, die durch den Sollnockenphasenberechnungsabschnitt 101 berechnet ist, und anderen Parametern.
Ferner berechnet der SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 103 (das Regeleingabeberechnungsmittel) eine SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung mit einem Regelungsalgorithmus, auf den nachfolgend Bezug genommen wird, gemäß der Sollnockenphase Cain_cmd und der Nockenphase Cain.
Andererseits berechnet das Additionselement 104 (das Regeleingabeberechnungsmittel) eine Referenzeingabe Rsld_f (Regeleingabe für die Nockenphasenregelung als die Summe des Störungskompensationswerts Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung, der durch das Kompensationselement 102 berechnet ist, und der SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung, die durch den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 103 berechnet ist. Ferner berechnet der DSM-Regler 105 (das Regeleingabeberechnungsmittel) die Phasenregeleingabe Ucain mit einem Regelungsalgorithmus, auf den nachfolgend Bezug genommen wird, gemäß der Referenzeingabe Rsld_f für die Nockenphasenregelung.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des Kompensationselements 102 angegeben. Wiei im Detail nachfolgend beschrieben wird, berechnet das Kompensationselement 102 den Störungskompensationswert Rcycl cin für die Nockenphasenregelung gemäß der Sollnockenphase Cain_cmd, einer Zählung C_crk eines Kurbelwinkelzählers, des Ventilhubs Liftin und der Maschinendrehzahl NE. Es sollte angemerkt werden, dass der Kurbelwinkelzähler ein Hochzähler zum Zählen des Kurbelwinkels ist, und wie nachfolgend beschrieben wird, wird die Zählung C_crk um einen Wert von 10 synchron mit der Erzeugung jedes Pulses des CRK-Signals inkrementiert und auf einen Wert von 0 rückgesetzt, wenn er einen Wert von 720 erreicht hat.
Der Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung ist zum Kompensieren einer periodischen Störung vorgesehen, von der erwartet wird, dass sie periodisch mit der Drehung der Einlassnockenwelle 5, d.h. der Drehung des Einlassnockens 6, während der Motor 3 in Betrieb ist, auftritt. Im Folgenden wird eine Beschreibung der periodischen Störung und eines Verfahrens zur Berechnung des Störungskompensationswerts Rcyc_cin zum Kompensieren der periodischen Störung angegeben. Zuerst werden zum leichteren Verständnis die periodische Störung und das Verfahren zur Berechnung des Störungskompensationswerts Rcyc_cin in Bezug auf 12A bis 17 als Beispiel anhand eines Falls beschrieben wird, in dem die periodische Störung in einem Zylinder auftritt (in anderen Worten, einem Fall, wo die periodische Störung in einer Einzylindermaschine auftritt). In Bezug auf 12A wird in einem Zustand, wo sich der Einlassnocken 6 in einer mit einem Pfeil "Y1" bezeichneten Richtung dreht, um das Einlassventil 4 in der Ventilöffnungsrichtung zu betätigen, der Einlassnocken 6 einer Störung unterworfen, die aufgrund der Reaktionskraft der Ventilfeder 4e auf das Einlassventil 4 als Drehmoment in einer Richtung wirkt, die mit einem Pfeil "Y2" bezeichnet ist.
Andererseits wird, wie in 12B gezeigt, in einem Zustand, in dem der Einlassnocken 6 das Einlassventil 6 in der Ventilschließrichtung betätigt, der Einlassnocken 6 aufgrund der Spannkraft der Ventilfeder 4e des Einlassventils 4 einer Störung unterworfen, die als ein Drehmoment in einer Richtung wirkt, die durch einen Pfeil "Y3" bezeichnet ist. Die oben beschriebenen Störungen treten einhergehend mit der Drehung der Einlassnockenwelle 5 periodisch auf, und eine Amplitude der Störungen verändert sich ebenfalls periodisch. Daher werden die Störungen als "periodische Störung" bezeichnet.
Nun sei angenommen, dass der Einlassnocken 6 der oben beschriebenen periodischen Störung während einer Rückkopplungsregelung unterworfen wird, die durchgeführt wird, um zu veranlassen, dass die Nockenphase Cain auf die Sollnockenphase Cain_cmd konvergiert. Obwohl die Sollnockenphase Cain_cmd konstant gehalten wird, weicht die Nockenphase Cain während einer Zeitperiode, über die das Einlassventil 4 in der Ventilöffnungsrichtung durch den Einlassnocken 6 betätigt wird, zur Spätstellungsseite hin ab und weicht während einer Zeitperiode, über die das Einlassventil 4 in der Ventilschließrichtung betätigt wird, zur Frühstellungsseite hin ab, wie in 13 gezeigt.
Wenn die obigen Abweichungen der Nockenphase Cain auftreten, verändert sich die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 4 im Vergleich zu dem Fall, wo der variable Nockenphasenmechanismus 70 nicht vorgesehen ist. Insbesondere zeigen, wie in den 14 und 15 gezeigt, die Ventilhubkurven des Einlassventils 4, die auftreten, wenn die Maschine 3 mit dem variablen Nockenphasenmechanismus 70 versehen ist (die Kurven, die in den 14 und 15 mit durchgehenden Linien angegeben sind), dass die Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils 4 kürzer ist als dann, wenn die Maschine 3 nicht mit dem variablen Nockenphasenmechanismus 70 versehen ist (die Kurven, die in den Figuren mit den unterbrochenen Linien angegeben sind), sodass sich die Ansaugluftmenge ändert, um das von der Maschine 3 erzeugte Drehmoment zu ändern, was den Verbrennungszustand der Maschine 3 unstabil machen kann.
Um die obigen Nachteile zu vermeiden, wird z.B. daran gedacht, dass das Nockenprofil des Einlassnockens 6 von vornherein modifiziert wird. Wenn jedoch, wie aus dem Vergleich der Ventilhubkurven in den 14 und 15 klar wird, die Maschine 3 den variablen Ventilhubmechanismus 50 enthält, unterscheidet sich der Änderungsgrad in der Ventilsteuerzeit des Einlassventils 4, der sich ergibt, wenn der Ventilhub Liftin auf einen vorbestimmten Wert auf einer hohen Hubseite geregelt wird (was durch die Ventilhubkurve in 14 angegeben ist), von dem Änderungsgrad in der Ventilsteuerzeit des Einlassventils 4, der sich ergibt, wenn der Ventilhub Liftin zu einem vorbestimmten Wert an einer niedrigen Hubseite geregelt wird (was durch die Ventilhubkurve in 15 angegeben ist). Wenn daher in der vorliegenden Ausführung die Maschine 3 sowohl den variablen Nockenphasenmechanismus 70 als auch den variablen Ventilhubmechanismus 50 enthält, ist es schwierig, den Einfluss der periodischen Störung durch Ändern des Nockenprofils des Einlassventils 6 zu vermeiden.
Um in der vorliegenden Ausführung den obigen Einfluss der periodischen Störung auf den variablen Nockenphasenmechanismus 70 zu vermeiden, wird der Wert der periodischen Störung, der auf den variablen Nockenphasenmechanismus 70 einwirkt, vorhergesagt, und ein Wert, der einem Wert entspricht, der durch Vorzeichenumkehr des vorhergesagten Werts erhalten wird, wird als der Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung berechnet. Insbesondere wird der Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung durch Absuchen eines Störungskompensationswertkennfelds gemäß dem Ventilhub Liftin, der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers und der Sollnockenphase Cain_cmd berechnet, um hierdurch einen Kennfeldwert Rcyc_bs_cin zu bestimmen, und dann den Kennfeldwert Rcyc_bs_cin gemäß der Maschinendrehzahl NE zu korrigieren.
Als das Störungskompensationswertkennfeld wird ein Kennfeld verwendet, welches enthält: einen Kennfeldwert Rcyc_bs_cin zur Verwendung bei Cain_cmd = Cainrt&Liftin = Liftinmax, wie in 16 mit einer durchgehenden Linie angegeben, einen Kennfeldwert Rcyc_bs_cin zur Verwendung in Cain_cmd = Cainrt&Liftin = Liftinmin, wie in 17 mit einer durchgehenden Linie angegeben, und eine Mehrzahl von Kennfeldwerten Rcyc_bs_cin (nicht gezeigt) zur Verwendung bei der Interpolation in einem Fall, worin Cain_cmd = Cainrt gilt und der Ventilhub Liftin zwischen dem Maximalwert Liftinmax und dem Minimalwert Liftinmin liegt und in einer Weise gesetzt wird, der Werten von Liftin in mehreren Stufen jeweils entspricht.
Wenn beim Absuchen des obigen Störungskompensationswertkennfelds die Sollnockenphase Cain_cmd einen Wert hat, der in Bezug auf den spätesten Wert Cainrt vorverlagert ist, weicht die Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung zur Frühstellungsseite hin ab (zur linken Seite bei Betrachtung in den 16 und 17), sodass es erforderlich ist, den Störungskompensationswert etnsprechend, z.B. auf Werte zu korrigieren, die in den 16 und 17 mit den Zweipunktkettenlinien angegeben sind. Wenn daher das Störungskompensationswertkennfeld gemäß der vorliegenden Ausführung abgesucht wird, wird die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers korrigiert, indem der Frühstellungsgrad der Sollnockenphase Cain_cmd in Bezug auf den spätesten Wert Cainrt berücksichtigt wird. Dann werden zwei Kennfeldwerte Rcyc_bs_cin, die dem gegenwärtigen Ventilhub Liftin näher sind, aus den oben beschriebenen Kennfeldwerten Rcyc_bs_cin gemäß der wie oben korrigierten Zählung C_crk und dem Ventilhub Liftin ausgewählt, und der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin des Störungskompensationswerts für die Nockenphasenregelung wird durch Interpolation der zwei ausgewählten Werte berechnet. Ferner wird der wie oben berechnete Kennfeldwert Rcyc_bs_cin gemäß der Maschinendrehzahl NE korrigiert, wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, um hierdurch den Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung zu bestimmen.
Man kann daran denken, den Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung wie oben beschrieben zu berechnen, um die in dem einen Zylinder 3a erzeugte periodische Störung zu kompensieren. Jedoch ist in der vorliegenden Ausführung der Maschine 3 ein Vierzylindermotor, und es tritt die periodische Störung bei jedem der vier Zylinder 3a in einem Steuerzyklus insgesamt vier mal auf. Darüber hinaus treten die periodischen Störungen aufgrund der Phasendifferenz dazwischen überschneidend auf. Um daher in der vorliegenden Ausführung diese periodischen Störungen zu kompensieren, wird, anstelle des obigen Störungskompensationswertkennfelds, ein Störungskompensationswertkennfeld verwendet, welches enthält: einen Kennfeldwert Rcyc_bs_cin zur Verwendung in Cain_cmd = Cainrt&Liftin = Liftinmax, wie in 18 gezeigt, einen Kennfeldwert Rcyc_bs_cin zur Verwendung in Cain_cmd = Cainrt&Liftin = Liftinmin, wie in 19 gezeigt, und eine Mehrzahl von Kennfeldwerten Rcyc_bs_cin (nicht gezeigt) zur Verwendung bei der Interpolation in einem Fall, wo Cain_cmd = Cainrt gilt, und gleichzeitig der Ventilhub Liftin zwischen dem Maximalwert Liftinmax und dem Minimalwert Liftinmin liegt, und derart gesetzt ist, dass er Werte von Liftin in mehreren Stufen entspricht.
Wie aus den 18 und 19 klar, ist in diesem Störungskompensationswertkennfeld der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin des Störungskompensationswerts auf die Nockenphasenregelung als ein Wert gesetzt, der der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers entspricht, entsprechend den Vorhersageergebnissen der periodischen Störung. D.h. der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin wird in zeitserieller Folge gemäß den Vorhersageergebnissen der periodischen Störung gesetzt. Ferner wird die Wiederholperiode der Berechnung des Kennfeldwerts Rcyc_bs_cin auf eine vorbestimmte Periode gesetzt, über die sich die Kurbelwelle 3d um 180 Grad dreht. Dies ist so, weil aus dem oben genannten Grund die Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung, die auf den variablen Nockenphasenmechanismus 70 wirkt, der Zeitperiode entspricht, über die sich die Kurbelwelle 3d um 180 Grad dreht. Es sollte angemerkt werden, das das obige Störungskompensationswertkennfeld vorab in dem ROM 2c gespeichert ist.
Ferner wird das Störungskompensationswertkennfeld durch das gleiche Verfahren wie oben beschrieben abgesucht. Insbesondere wird die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers korrigiert, indem der Frühstellungsgrad der Sollnockenphase Cain_cmd in Bezug auf den spätesten Wert Cainrt berücksichtigt wird. Dann werden zwei Kennfeldwerte Rcyc_bs_cin, die im gegenwärtigen Ventilhub Liftin näher sind, aus den obigen Kennfeldwerten Rcyc_bs_cin gemäß der korrigierten Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers und dem Ventilhub Liftin ausgewählt, und der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin (Störungskompensationswert) des Störungskompensationswerts für die Nockenphasenregelung wird durch Interpolation der zwei ausgewählten Werte berechnet. Ferner wird der oben berechnete Kennfeldwert Rcyc_bs_cin gemäß der Maschinendrehzahl NE korrigiert, wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, um hierdurch den Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung zu berechnen. Somit wird der Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung als ein Wert berechnet, der einem Wert entspricht, der durch Vorzeichenumkehr eines vorhergesagten Werts der periodischen Störung erhalten wird. Es sollte angemerkt werden, dass, wie nachfolgend beschrieben wird, die Berechnung des Störungskompensationswerts Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung zeitsynchron mit der Erzeugung jedes Pulses des CRK-Signals durchgeführt wird.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des vorgenannten SLD-Reglers mit zwei Freiheitsgraden 103 angegeben. Der SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 103 berechnet die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung gemäß der Sollnockenphase Cain_cmd und der Nockenphase Cain mit einem Sollwert-filternden GleitmodusRegelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden [die in 20 gezeigten Gleichungen (1) bis (8)].
In den obigen Gleichungen (1) bis (8) bezeichnen diskrete Daten mit einem Symbol (k) Daten, die synchron mit einer vorbestimmten Regelperiode ΔT (z.B. 5 ms in der vorliegenden Ausführung) abgetastet (oder berechnet) werden. Das Symbol k bezeichnet eine Position in der Folge von Abtastzyklen der jeweiligen diskreten Daten. Z.B. gibt das Symbol k an, dass die diskreten Daten hierzu ein Wert sind, die in der gegenwärtigen Steuerzeit abgetastet werden, und ein Symbol k-1 gibt an, dass die diskreten Daten damit ein Wert sind, der in der unmittelbar vorangehenden Steuerzeit abgetastet wurde. Dies gilt auch für die folgenden diskreten Daten. Es sollte angemerkt werden, dass in der folgenden Beschreibung das Symbol k und dgl., die für die diskreten Daten vorgesehen sind, weggelassen sind, wenn dies als geeignet angesehen wird.
In dem obigen Regelungsalgorithmus wird zuerst ein gefilterter Wert Cain_cmd_f der Sollnockenphase mit einem Filteralgorithmus mit Verzögerung erster Ordnung berechnet, der durch die Gleichung (1) ausgedrückt ist. In der Gleichung (1) repräsentiert POLE_f einen Sollwertfiltersetzparameter und wird auf einen Wert gesetzt, der der Beziehung von –1 < POLE_f < 0 genügt.
Dann wird die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung mit einem Gleitmodusalgorithmus berechnet, der durch die Gleichungen (2) bis (8) ausgedrückt ist. Insbesondere wird, wie durch die Gleichung (2) ausgedrückt, die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung berechnet als eine Gesamtsumme einer äquivalenten Regeleingabe Req, einer Reaching-Vorschrifteingabe Rrch, einer adaptiven Vorschrifteingabe Radp und einer nicht-linearen Eingabe Rnl. Die äquivalente Regeleingabe Req wird durch die Gleichung (3) berechnet. In der Gleichung (3) repräsentieren a1, a2, b1 und b2 Modellparameter eines nachfolgend beschriebenen Modells und sind auf vorbestimmte Werte gesetzt. Ferner repräsentiert in Gleichung (3) POLE einen Umschaltfunktionssetzparameter und wird auf einen Wert gesetzt, der der Beziehung von –1 < POLE_f < POLE < 0 genügt.
Ferner wird die Reaching-Vorschrifteingabe Rrch durch die Gleichung (4) berechnet. In der Gleichung (4) repräsentiert Krch eine vorbestimmte Reaching-Vorschrift verstärkt, und σs repräsentiert eine Umschaltfunktion, die durch die Gleichung (7) definiert ist.
Ferner wird die adaptive Vorschrifteingabe Radp durch die Gleichung (5) berechnet. In der Gleichung (5) repräsentiert Kadp eine vorbestimmte Adaptivvorschrift-Verstärkung. Unterdessen wird die nicht-lineare Eingabe Rnl durch Gleichung (6) berechnet. In der Gleichung (6) repräsentiert Knl eine vorbestimmte nicht-lineare Verstärkung, und sgn(σs) repräsentiert eine Vorzeichenfunktion, die einen Wert von sgn(σs) = 1 hat, wenn σs ≥ 0 gilt, und einen Wert von sgn(σs)= –1, wenn σs < 0 gilt (die Vorzeichenfunktion kann auf einen Wert sgn(σs) = 0 gesetzt werden, wenn σs = 0 gilt).
Es sollte angemerkt werden, dass die obigen Gleichungen (1) bis (8) wie folgt hergeleitet werden: Ein geregeltes Objekt ist als ein System definiert, in das die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung eingegeben wird und aus dem die Nockenphase Cain ausgegeben wird, und von dem zeitdiskretes Systemmodell erstellt wird, wodurch man die in 20 gezeigte Gleichung (9) erhält. Wenn eine Sollwertfilterungslgleitmodusregeltheorie mit zwei Freiheitsgraden auf der Basis eines Modells angewendet wird, das durch die Gleichung (9) ausgedrückt ist, derart, dass die Nockenphase Cain auf die Sollnockenphase Cain_cmd konvergiert, erhält man die vorgenannten Gleichungen (1) bis (8).
Andererseits berechnet das oben beschriebene Additionselement 104 die Referenzeingabe Rsld_f für die Nockenphasenregelung als die Summe des Störungskompensationswerts Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung und der SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung, die wie oben berechnet ist, wie durch eine Gleichung (10) in 21 ausgedrückt.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des vorgenannten DSM-Reglers 105 angegeben. Der DSM-REgler 105 berechnet die Phasenregeleingabe Ucain mit einem Regelungsalgorithmus, der auf einem ΔΣ-Modulationsalgorithmus beruht, ausgedrückt durch die Gleichungen (11) bis (16) in 21. Es sollte angemerkt werden, dass der durch die Gleichungen (11) bis (16) ausgedrückte Regelungsalgorithmus auf einen Regelungsalgorithmus angewendet wird, der der vorliegenden Anmeldung bereits in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-293009 vorgeschlagen hat.
In der Gleichung (11) in 21 bedeutet Lim(Rsld_f) einen begrenzten Wert, der durch Ausführung eines Begrenzungsprozesses an der Referenzeingabe Rsld_f für die Nockenphasenregelung erhalten ist, und wird insbesondere als ein Wert berechnet, erhalten durch Begrenzen der Referenzeingabe Rsld_f für die Nockenphasenregelung innerhalb eines Bereichs, der durch einen vorbestimmten Untergrenzwert Rmin und einen vorbestimmten Obergrenzwert Rmax definiert ist. Insbesondere, wenn Rsld_f < Rmin, dann gilt Lim(Rsld_f) = Rmin, wenn Rmin ≤ Rsld_f < Rmax, dann gilt Lim(Rsld_f) = Rsld_f, und wenn Rsld_f > Rmax, dann gilt Lim(Rsld_f) = Rmax. Der Obergrenzwert Rmax und der Untergrenzwert Rmin sind auf vorbestimmte positive und negative Werte gesetzt, deren Absolutwerte einander gleich sind.
Ferner bedeuten in der Gleichung (12) r2 und udsm oft eine Grenzwertabweichung bzw. einen vorbestimmten Offsetwert. Ferner bedeutet in Gleichung (13) δ einen Differenzsignalwert und wird berechnet als die Differenz zwischen der Grenzwertabweichung r2 und dem unmittelbar vorangehenden Wert einer Modulationsausgabe u, wie durch Gleichung (13) ausgedrückt.
Andererseits bedeutet in der Gleichung (14) σ einen Differenzintegralwert, der ein Integralwert des Differenzsignalwerts δ ist, und wird berechnet als die Summe des unmittelbar vorangehenden Wertes davon und des Differenzsignalwerts δ. Ferner bedeutet in der Gleichung (15) fnl(σ) eine nicht lineare Funktion. Der Wert von fnl(σ) ist derart gesetzt, dass dann, wenn σ ≥ 0, fnl(σ) = R gilt, und wenn σ < 0, fnl(σ) = –R gilt (fnl(σ) kann derart gesetzt werden, dass dann, wenn σ = 0, fnl(σ) = 0 gilt). Ferner wird der Wert R auf einen Wert gesetzt, der immer der Beziehung von R > |r2| genügt.
Mit dem obigen Regelungsalgorithmus berechnet der DSM-Regler 105 des Regelungssystems gemäß der vorliegenden Ausführung die Phasenregeleingabe Ucain als einen Wert, der häufig zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert und einen vorbestimmten Untergrenzwert invertiert wird, wodurch es möglich wird, die Regelgenauigkeit der Nockenphasenregelung zu verbessern.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des vorgenannten Ventilhubcontrollers 110 angegeben. In Bezug auf 22 enthält der Ventilhubcontroller 110 einen Sollventilhubberechnungsasbchnitt 111, ein Kompensationselement 112, einen SLD-Regler 113 mit zwei Freiheitsgraden, ein Additionselement 114 und einen DSM-Regler 115, die alle durch die ECU 2 implementiert sind.
Wie nachfolgend beschrieben wird, berechnet der Ventilhubcontroller 110 die Hubregeleingabe Uliftin, die in den variablen Ventilhubmechanismus 50 eingegeben wird, wodurch der Ventilhub Liftin auf den Sollventilhub Liftin_cmd geregelt wird.
Zuerst berechnet der Sollventilhubberechnungsabschnitt 111 (Sollwertsetzmittel, Sollventilhubsetzmittel) den Sollventilhub Liftin_cmd (Sollwert, Ventilhubparameter) durch Absuchen eines später beschriebenen Kennfelds (siehe 34), gemäß der Maschinendrehzahl NE und der Gaspedalöffnung AP.
Ferner berechnet das Kompensationselement 112 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel) einen Störungskompensationswert Rcycl lin, wie nachfolgend beschrieben wird. Ähnlich dem oben beschriebenen Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung dient der Störungskompensationswert Rcyc_lin zum Kompensieren des Einflusses der periodischen Störung, die einhergehend mit der Drehung des Einlassnockens 6 auftritt, während die Maschine 3 in Betrieb ist. Inbesondere, wenn eine solche periodische Störung auf den variablen Ventilhubmechanismus 50 einwirkt, wird die Ansaugluftmenge aufgrund von Veränderungen im Ventilhub Liftin verändert, sodass, um diese Änderungen der Ansaugluftmenge zu vermeiden, der Wert der auf den variablen Ventilhubmechanismus 50 wirkenden periodischen Störung vorhergesagt wird, und ein Wert, der einem Wert entspricht, der durch Vorzeichenumkehr dess vorhergesagten Werts erhalten wird, wird als der Störungskompensationswert Rcyc_lin für die Ventilhubregelung berechnet.
Insbesondere wird der Störungskompensationswert Rcyc_lin für die Ventilhubregelung durch das gleiche Verfahren berechnet wie das Rechenverfahren des Kompensationselements 102. Zuerst wird ein Kennfeldwert Rcyc_bs_lin (Störungskompensationswert) durch Absuchen eines Störungskompensationswertkennfelds gemäß der Nockenphase Cain, der Zählung C_crk und des Sollventilhubs Liftin_cmd berechnet.
Das Kompensationselement 112 verwendet, als das obige Störungskompensationswertkennfeld, ein solches Kennfeld, das einen Kennfeldwert Rcyc_bs_lin zur Verwendung in Liftin_cmd = Liftinmax&Cain = Cainrt, wie in 23 gezeigt, einen Kennfeldwert Rcyc_bs_lin zur Verwendung in Liftin_cmd = Liftinmin&Cain = Cainrt, wie in 24 gezeigt, und eine Mehrzahl von Kennfeldwerten Rcyc_bs_lin (nicht gezeigt) zur Verwendung bei der Interpolation in einem Fall enthält, wo Cain = Cainrt gilt und gleichzeitig der Sollventilhub Liftin_cmd zwischen dem Maximalwert Liftinmax und dem Minimalwert Liftinmin liegt, und derart gesetzt wird, dass er Werten von Liftin_cmd in mehreren Stufen entspricht. Es sollte angemerkt werden, dass dieses Störungskompensationswertkennfeld vorab in dem ROM 2c gespeichert wird.
Wenn das obige Störungskompensationswertkennfeld abgesucht wird, wird die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers gemäß dem Frühstellungsgrad der Nockenphase Cain in Bezug auf den spätesten Wert Cainrt korrigiert, und gemäß der korrigierten Zählung C_crk und dem Sollventilhub Liftin_cmd werden zwei Kennfeldwerte, die dem gegenwärtigen Sollventilhub Liftin_cmd näher sind, aus den obigen Kennfeldwerten Rcyc_bs_lin ausgewählt, und der Kennfeldwert Rcyc_bs_lin des Störungskompensationswerts für die Ventilhubregelung wird durch Interpolation der zwei ausgewählten Werte berechnet.
Dann wird der Kennfeldwert Rcyc_bs_lin, der wie oben berechnet ist, gemäß der Maschinendrehzahl NE korrigiert, wie nachfolgend beschrieben wird, wodurch der Störungskompensationswert Rcyc_lin (korrigierter Störungskompensationswert) für die Ventilhubregelung berechnet wird. Es sollte angemerkt werden, dass, wie nachfolgend beschrieben wird, die Berechnung des Störungskompensationswerts Rcyc_lin für die Ventilhubregelung zeitsynchron mit der Erzeugung jedes Impulses des CRK-Signals durchgeführt wird.
Andererseits berechnet der SLD-Regler 113 mit zwei Freiheitsgraden (Regeleingabeberechnungsmittel) eine SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung gemäß dem Sollventilhub Liftin_cmd und dem Ventilhub Liftin mit einem Sollwertfilterungs-GleitmodusRegelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden, der dem vorgenannten Regelungsalgorithmus (Gleichungen (1) bis (8)) des SLD-Reglers mit zwei Freiheitsgraden 103 ähnlich ist.
Insbesondere wird in dem SLD-Regler 113 mit zwei Freiheitsgraden die SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung mit einem Algorithmus berechnet, der derart definiert ist, dass in den Gleichungen (1) bis (8), die in 20 gezeigt sind, die Nockenphase Cain, die Sollnockenphase Cain_cmd und die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung durch den Ventilhub Liftin, den Sollventilhub Liftin_cmd und SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung jeweils ersetzt sind, und die Variablen, die Parameter und die vorbestimmten Einstellwerte durch entsprechende Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind.
Ferner berechnet das vorgenannte Additionselement 114 (Regeleingabeberechnungsmittel) eine Referenzeingabe Rsld_f (Regeleingabe) für die Ventilhubregelung als die Summe des Störungskompensationswerts Rcyc_lin für die Ventilhubregelung, der durch das Kompensationselement 112 berechnet ist, und der SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung, die durch den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 113 berechnet ist.
Ferner berechnet der vorgenannte DSM-Regler 115 (das Regeleingabeberechnungsmittel) die Hubregeleingabe Uliftin gemäß der Referenzeingabe Rsld_f für die Ventilhubregelung mit einem Regelungsalgorithmus, der dem oben beschriebenen Regelungsalgorithmus (Gleichungen (11) bis (16) für den DSM-Regler 105 ähnlich ist. Insbesondere wird in dem DSM-Regler 115 die Hubregeleingabe Uliftin mit einem Algorithmus berechnet, der derart definiert ist, dass in den Gleichungen (11) bis (16), die in 21 gezeigt sind, die Referenzeingabe Rsld_f für die Nockenphasenregelung und die Phasenregeleingabe Ucain jeweils durch die Referenzeingabe Rsld_f' für die Ventilhubregelung und die Hubregeleingabe Uliftin ersetzt sind und die Funktionen und die vorbestimmten Einstellwerte durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind.
Als Nächtes wird eine Beschreibung des vorgenannten Verdichtungsverhältniscontrollers 120 angegeben. Wie in 25 gezeigt, enthält der Verdichtungsverhältniscontroller 120 einen Verdichtungsverhältnisberechnungsabschnitt 121, ein Kompensationselement 122, einen SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 123, ein Additionselement 124 und einen DSM-Regler 125, die alle durch die ECU 2 implementiert sind.
Der Verdichtungsverhältniscontroller 120 berechnet, wie nachfolgend beschrieben wird, die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr, die in variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 eingegeben wird, wodurch das Verdichtungsverhältnis Cr auf ein Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd geregelt wird.
Zuerst berechnet der Sollverdichtungsverhältnisberechnungsabschnitt 121 (Sollwertsetzmittel, Sollverdichtungsverhältnissetzmittel), das Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd (Verdichtungsverhältnisparameter) durch Absuchen eines nachfolgend beschriebenen Kennfelds (siehe 35), gemäß der Maschinendrehzahl NE und der Gaspedalöffnung AP.
Ferner berechnet, wie nachfolgend beschrieben wird, das Kompensationselement 122 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel) einen Störungskompensationswert Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung. Der Störungskompensationswert Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung ist vorgesehen, um den Einfluss einer periodischen Störung zu kompensieren, die durch den Verbrennungsdruck erzeugt wird, während die Maschine 3 in Betrieb ist. Insbesondere, wenn eine solche periodische Störung auf den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 wirkt, wird das Verdichtungsverhältnis Cr verändert, um hierdurch die Kompatibilität zwischen diesem und der durch die Zündzeitsteuerung gesetzten Zündzeitpunkt zu verschlechtern, was das Auftreten von Klopfen und eine Verschlechterung des Verbrennungswirkungsgrads hrevorrufen kann. Daher wird in dem Kompensationselement 122, um eine solche Änderung im Verdichtungsverhältnis zu vermeiden, der Wert der auf den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 wirkenden periodischen Störung vorhergesagt, und ein Wert, der durch Vorzeichenumkehr des vorhergesagten Werts erhalten wird, wird als der Störungskompensationswert Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung berechnet.
Insbesondere wird der Störungskompensationswert Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung wie folgt bestimmt: Zuerst wird ein Kennfeldwert Rcyc_bs_cr (Störungskompensationswert) durch Absuchen eines Störungskompensationswertkennfelds gemäß dem Verdichtungsverhältnis Cr und der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers berechnet.
Das Kompensationselement 122 verwendet, als das Störungskompensationswertkennfeld, ein Kennfeld, das einen Kennfeldwert Rcyc_bs_cr zur Verwendung in Cr_cmd = Crmax, in 26 mit einer durchgehenden Linie angegeben, einen Kennfeldwert Rcyc_bs_cr zur Verwendung in Cr_cmd = Crmin, in 26 mit einer unterbrochenen Linie angegeben, und eine Mehrzahl von Kennfeldwerten Rcyc_bs_cr (nicht gezeigt) zur Verwendung bei der Interpolation in einem Fall enthält, wo das Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd zwischen dem Maximalwert Crmax und dem Minimalwert Crmin liegt, und wird in einer Weise gesetzt, der Werten von Cr_cmd in mehreren Stufen jeweils entspricht. Dieses Störungskompensationswertkennfeld ist vorab in dem ROM 2c gespeichert. Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl in der vorliegenden Ausführung das obige Störungskompensationswertkennfeld aufgrund der Geometrie des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 verwendet wird, dies nicht einschränkend ist, sondern auch ein Störungskompensationswertkennfeld verwendet werden kann, in dem die Beziehung zwischen einem Wert für Crmax und einem Wert für Crmin jeweils in Abhängigkeit von der Geometrie des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus gesetzt ist.
Ferner werden zwei Kennfeldwerte, die dem gegenwärtigen Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd näher sind, aus den obigen Kennfeldwerten ausgewählt, und der Kennfeldwert Rcyc_bs_cr des Störungskompensationswerts für die Verdichtungsverhältnisregelung wird durch Interpolation der zwei ausgewählten Werte berechnet.
Dann wird der wie oben berechnete Kennfeldwert Rcyc_bs_cr gemäß der Nockenphase Cain, dem Ventilhub Liftin und der Maschinendrehzahl NE, wie nachfolgend beschrieben wird, korrigiert, um hierdurch den Störungskompensationswert Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung zu berechnen. Es sollte angemerkt werden, dass, wie nachfolgend beschrieben wird, die Berechnung des Störungskompensationswerts Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung zeitsynchron mit der Erzeugung jedes Impules des CRK-Signals durchgeführt wird.
Andererseits berechnet der SLD-Regler 123 mit zwei Freiheitsgraden (Regeleingabeberechnungsmittel) eine SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung gemäß dem Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd und dem Verdichtungsverhältnis Cr mit einem Sollwertfilterungs-GleitmodusRegelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden ähnlich dem vorgenannten Regelungsalgorithmus (Gleichungen (1) bis (8)) für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 103.
Insbesondere wird in dem SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 123 die SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Algorithmus berechnet, der derart definiert ist, dass in den Gleichungen (1) bis (8), die in 20 gezeigt sind, die Nockenphase Cain, die Sollnockenphase Cain_cmd und die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung jeweils durch das Verdichtungsverhältnis Cr, das Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd und die SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt sind, und die Variablen, die Parameter und die vorbestimmten Einstellwerte jeweils durch entsprechende Werte für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt sind.
Ferner berechnet das vorgenannte Additionselement 124 (Regeleingabeberechnungsmittel) eine Referenzeingabe Rsld_f'' (Regeleingabe) für die Verdichtungsverhältnisregelung als die Summe des Störungskompensationswerts Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung, der durch das Kompensationselement 122 berechnet ist, und der SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung, die für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 123 berechnet ist.
Ferner berechnet der vorgenannte DSM-Regler (Regeleingabeberechnungsmittel) 125 die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr gemäß der Referenzeingabe Rsld_f'' für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Regelungsalgorithmus, der dem oben beschriebenen Regelungsalgorithmus (Gleichungen (11) bis (16)) für den DSM-Regler 105 ähnlich ist. Insbesondere wird in dem DSM-Regler 125 die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr mit einem Algorithmus berechnet, der derart definiert ist, dass in den Gleichungen (11) bis (16), die in 21 gezeigt sind, die Referenzeingabe Rsld_f für die Nockenphasenregelung und die Phasenregeleingabe Ucain jeweils durch die Referenzeingabe Rsld_f'' für die Verdichtungsverhältnisregelung und die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr ersetzt sind, und die Funktionen und die vorbestimmten Einstellwerte durch jeweils entsprechende Werte für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt sind.
Als Nächstes wird eine Beschreibung der durch die ECU 2 ausgeführten Regelungsprozesse angegeben. Zuerst wird ein Prozess zur Berechnung der drei Störungskompensationswerte Rcyc_cin, Rcyc_lin und Rcyc_cr im Detail in Bezug auf 27 bis 31 beschrieben. Dieser Prozess entspricht den oben beschriebenen Berechnungsprozessen für die Kompensationselement 102, 112 und 122 und wird zeitsynchron mit der Erzeugung jedes Impulses des CRK-Signals ausgeführt, nach einem Zeitpunkt, zu dem die Kurbelwelle 3d eine vorbestimmte Kurbelwinkelstellung erreicht hat (z.B. die Kurbelwinkelstellung, in der ein Kolben 3b in einem vorbestimmten zugeordneten Zylinder 3a in der OT-Stellung ist), nachdem der IG·SW 27 eingeschaltet worden ist. Inbesondere entspricht die Wiederholperiode der Ausführung des Prozesses der Wiederholperiode der Erzeugung des CRK-Signals, und, wie oben beschrieben, entspricht die Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung der Zeitperiode, über die sich die Kurbelwelle 3d um 180 Grad dreht, und daher entspricht die Wiederholperiode der Ausführung des Prozesses einem Achtzehntel der Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung.
In Bezug auf 27 wird in dem obigen Prozess zuerst in einem Schritt S1 (in 27 als S1 in abgekürzter Zeitform gezeigt; die folgenden Schritte sind auch in der abgekürzten Form gezeigt), bestimmt, ob ein Berechnungsflag F_CAL = 1 ist oder nicht. Das Berechnungsflag F_CAL wird auf 0 gesetzt, wenn der IG·SW 27 eingeschaltet wird. Daher ist, wenn die gegenwärtige Schleife die erste ist, die Antwort auf die Frage in Schritt 1 negativ (NEIN), und der Prozess geht zu Schritt S2 weiter, worin das Berechnungsflag F_CAL auf 1 gesetzt wird. Somit wird in den folgenden Schleifen die Antwort auf die Frage von Schritt 1 positiv (JA).
Dann wird in Schritt 3 die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers auf einen Wert von 0 gesetzt, wonach der Prozess zu Schritt 6 weiter geht, auf den nachfolgend Bezug genommen wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 1 positiv ist (JA), geht der Prozess zu Schritt 4 weiter, worin die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers um einen Wert von 10 inkrementiert wird. Dann wird in Schritt 5 bestimmt, ob die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers gleich 720 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (NEIN), geht der Prozess zu Schritt 6 weiter, auf den nachfolgend Bezug genommen wird. Wenn andererseits die Antwort auf diese Frage positiv ist (JA), geht der Prozess zum oben beschriebenen Schritt 3 weiter, worin die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers auf 0 gesetzt wird, wonach der Prozess zu Schritt 6 weiter geht.
In Schritt 6, der dem Schritt 3 oder dem Schritt 5 folgt, wird der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin des Störungskompensationswerts für die Nockenphasenregelung berechnet. Insbesondere wird, wie zuvor beschrieben, der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin des Störungskompensationswerts für die Nockenphasenregelung durch Absuchen des vorgenannten Störungskompensationswertkennfelds (18 und 19) für die Nockenphasenregelung gemäß der Sollnockenphase Cain_cmd, der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers und des Ventilhubs Liftin berechnet.
Dann geht der Prozess zu Schritt 7 weiter, worin ein Korrekturkoeffizient Krcyc_cin für die Nockenphasenregelung durch Absuchen einer Tabelle in 28 gemäß der Maschinendrehzahl NE berechnet wird. Wie in 28 gezeigt, ist in dieser Tabelle der Korrekturkoeffizient Krcyc_cin auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE niedriger ist. Dies dient zum Kompensieren einer Zunahme der periodischen Verlagerung des Einlassnockens 6, weil die Frequenz der periodischen Störung im Niedermotordrehzahl abnimmt, was eine Zunahme der Verstärkungsantwort des Nockenphasenregelungssystems auf eine externe Kraft hervorruft und daher eine Zunahme der periodischen Verlagerung des Einlassnockens 6 hervorruft.
Ferner ist in der obigen Tabelle der Korrekturkoeffizient Krcyc_cin auf einen Wert von 0 innerhalb eines Bereichs gesetzt, wo die Maschinendrehzahl NE nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl NEREF1 ist (z.B. 4000 upm). Dies ist so, weil im Hochdrehzahlbereich der Solenoidventilmechanismus 74 als Aktuator kein ausreichendes Ansprechverhalten hat, was es schwierig macht, die periodische Störung akkurat zu kompensieren, und obwohl darüber hinaus die Frequenz der periodischen Störung hoch wird, verhindert die Ansprechcharakteristik (die Tiefpasscharakteristik) des variablen Nockenphasenmechanismus 70, dass der Mechanismus 70 durch die periodische Störung mit hoher Frequenz nachteilig beeinflusst wird.
Im dem Schritt 7 folgenden Schritt 8 wird der Störungskompensationswert Ryc cin für die Nockenphasenregelung auf das Produkt des Kennfeldwerts Rcyc_bs_cin und des Korrekturkoeffizienten Krcyc_cin, die in den jeweiligen Schritten 6 und 7 berechnet sind, gesetzt und in dem RAM 2b gespeichert.
Dann wird in Schritt 9 der Kennfeldwert Rcyc_bs_lin des Störungskompensationswerts für die Ventilhubregelung berechnet. Insbesondere wird, wie oben beschrieben, der Kennfeldwert Rcyc_bs_lin des Störungskompensationswerts für die Ventilhubregelung durch Absuchen des vorgenannten Störungskompensationswertkennfelds (23 und 24) für die Ventilhubregelung gemäß dem Sollventilhub Liftin Cmd, der Nockenphase Cain und der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers berechnet.
Als Nächstes geht der Prozess zu Schritt 10 weiter, worin ein Korrekturkoeffizient Krcyc_lin für die Ventilhubregelung durch Absuchen einer in 29 gezeigten Tabelle gemäß der Maschinendrehzahl NE berechnet wird. Wie in 29 gezeigt, ist in dieser Tabelle der Korrekturkoeffizient Krcyc_lin auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE niedriger wird. Dies dient zum Kompensieren einer Zunahme in der periodischen Abweichung des Ventilhubs Liftin, weil die Frequenz der periodischen Störung im Niederdrehzahlbereich abnimmt, was eine Zunahme der Verstärkungsantwort des Ventilhubregelungssystems auf eine externe Kraft hervorruft und daher eine Zunahme in der periodischen Abweichung des Ventilhubs Liftin hervorruft.
Ferner wird in der obigen Tabelle der Korrekturkoeffizient Krcyc_lin auf einen Wert von 0 innerhalb eines Bereichs gesetzt, wo die Maschinendrehzahl NE nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl NEREF2 ist (z.B. 5000 upm). Dies ist so, weil im Hochdrehzahlbereich der Hubaktuator 60 kein ausreichendes Ansprechverhalten hat, was es schwierig macht, die periodische Störung akkurat zu kompensieren, und obwohl darüber hinaus die Frequenz der periodischen Störung hoch wird, verhindert die Ansprechcharakteristik (Tiefpasscharakteristik) des variablen Ventilhubmechanismus 50, dass der Mechanismus 50 durch die periodische Störung mit hoher Frequenz nachteilig beeinträchtigt wird.
Im dem Schritt 10 folgenden Schritt 11 wird der Störungskompensationswert Rcyc_lin für die Ventilhubregelung auf das Produkt des Kennfeldwerts Rcyc_bs_lin und des Korrekturkoeffizienten Krcyc_lin, die in den jeweiligen Schritten 9 und 10 berechnet sind, gesetzt.
Dann geht der Prozess zum Schritt 12 weiter, worin der Kennfeldwert Rcyc_bs_cr des Störungskompensationswerts für die Verdichtungsverhältnisregelung berechnet wird. Insbesondere wird, wie oben beschrieben, der Kennfeldwert Rcyc_bs_cr durch Absuchen des oben erwähnten Störungskompensationswertkennfelds (26) für die Verdichtungsverhältnisregelung gemäß der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers und dem Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd berechnet.
Als Nächstes wird in Schritt 13 ein erster Korrekturkoeffizient Krcyc crl für die Verdichtungsverhältnisregelung durch Absuchen eines in 30 gezeigten Kennfelds gemäß der Nockenphase Cain und dem Ventilhub Liftin berechnet. Es sollte angemerkt werden, dass vorbestimmte Werte Liftin1 bis Liftin3 des in 30 gezeigten Ventilhubs derart gesetzt sind, dass dazwischen die Beziehung Liftin1 > Liftin2 > Liftin3 gilt.
Wie in 30 gezeigt, wird in diesem Kennfeld der erste Korrekturkoeffizient Krcyc_cr1 auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn der Wert der Nockenphase Cain weiter vorverlagert ist, oder wenn der Ventilhub Liftin kleiner ist. Dies ist so, weil dann, wenn der Wert der Nockenphase Cain weiter vorverlagert ist, die interne AGR-Menge zunimmt, wodurch die Verbrennungstemperatur und der Verbrennungsdruck des Gemisches abnehmen, was die Amplitude der periodischen Störung kleiner macht, und wenn der Wert des Ventilhubs Liftin kleiner ist, nimmt die Ansaugluftmenge ab, sodass der Verbrennungsdruck absinkt, was die Amplitude der periodischen Störung kleiner macht.
Dann wird in Schritt 14 ein zweiter Korrekturkoeffizient Krcyc_cr2 für die Verdichtungsverhältnisregelung durch Absuchen einer in 31 gezeigten Tabelle gemäß der Maschinendrehzahl NE berechnet. Wie in 31 gezeigt, ist in dieser Tabelle der zweite Korrekturkoeffizient Krcyc_cr2 derart gesetzt, dass er einen Maximalwert einnimmt, wenn NE = NEREF4 (< NEREF3) gilt, und zwar in einem Bereich, wo die Maschinendrehzahl NE niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl NEREF3 (z.B. 3000 upm). In dem niedrigen Maschinendrehzahlbereich zeigt die Amplitude der periodischen Störung einen Maximalwert, wenn NE = NEREF4 gilt, aufgrund des Einflusses der Trägheitsmasse, und die Tabelle ist, wie oben beschrieben, konfiguriert, um dies zu kompensieren.
Ferner ist in der obigen Tabelle der zweite Korrekturkoeffizient Krcyc_cr2 auf einen Wert von 0 innerhalb eines Bereichs gesetzt, wo NE ≥ NEREF3 gilt. Dies ist so, weil im Hochdrehzahlbereich der Verdichtungsverhältnisaktuator 87 kein ausreichendes Ansprechverhalten hat, was es schwierig macht, die periodische Störung akkurat zu kompensieren, und obwohl darüber hinaus die Frequenz der durch den Verbrennungsdruck hervorgerufenen periodischen Störung hoch wird, verhindert das Ansprechverhalten (die Tiefpasscharakteristik) des variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80, dass der Mechanismus 80 durch die periodische Störung mit der hohen Frequenz nachteilig beeinflusst wird.
Im dem Schritt 14 folgenden Schritt 15 wird der Störungskompensationswert Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung auf das Produkt des Kennfeldwerts Rcyc_bs_lin und der ersten und zweiten Korrekturkoeffizienten Krcyc_cr1 und Krcyc_cr2, die in den jeweiligen Schritten 12 bis 14 berechnet sind, gesetzt, wonach der vorliegende Prozess endet.
Als Nächstes wird ein Prozess zur Berechnung der vorgenannten drei Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr in Bezug auf 32 beschrieben. Dieser Prozess wird mit einer vorbestimmten Steuerperiode ΔT (in der vorliegenden Ausführung 5 ms) gemäß den Einstellungen eines Programmtimers ausgeführt.
Wie in 32 gezeigt, wird in dem obigen Prozess in Schritt 20 zuerst bestimmt, ob ein Variabler-Mechanismus-OK-Flag F_VDOK gleich 1 ist oder nicht. Das Variabler-Mechanismus-OK-Flag F_VDOK wird auf 1 gesetzt, wenn der variable Nockenphasenmechanismus 70, der variable Ventilhubmechanismus 50 und der variable Verdichtungsverhältnismechanismus 80 alle normal sind, und wird anderenfalls auf 0 gesetzt.
Wenn die Antwort auf die Frage von Schritt 20 negativ ist (NEIN), d.h. wenn zumindest einer der drei variablen Mechanismen 50, 70 und 80 fehlerhaft ist, geht der Prozess zu Schritt 32 weiter, worin die Phasenregeleingabe Ucain, die Hubregeleingabe Uliftin und die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr alle auf einen Wert von 0 gesetzt werden, wonach der vorliegende Prozess endet. Es sollte angemerkt werden, dass dann, wenn alle diese drei Regeleingabe auf einen wert von 0 gesetzt sind, die Nockenphase Cain durch den variablen Nockenphasenmechanismus 70 auf einem spätesten Wert Cainrt gehalten wird, der Ventilhub Liftin durch den variablen Ventilhubmechanismus 50 auf einem Wert gehalten wird, der für Leerlauf oder Start der Maschine 3 geeignet ist, und das Verdichtungsverhältnis durch den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 auf dem Minimalwert Crmin gehalten wird.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 20 positiv ist (JA), d.h. wenn die drei variablen Mechanismen 50, 70 und 80 alle normal sind, geht der Prozess zu Schritt 21 weiter, worin bestimmt wird, ob ein Maschinenstartflag F_ENGST = 1 ist oder nicht. Das Maschinenstartflag F_ENGST wird auf 1 gesetzt, wenn die Maschine 3 gestartet wird, und wird auf 0 gesetzt, wenn die Maschine 3 gestartet worden ist. Wenn dieAntwort auf die obige Frage positiv ist (JA), d.h. wenn die Maschine 3 gestartet worden ist, geht der Prozess zu Schritt 22 weiter, worin die Sollnockenphase Cain_cmd auf einen vorbestimmten Startzeitwert Cain_cmd_st zum Starten der Maschine 3 gesetzt wird.
Dann werden in den Schritten 23 und 24 der Sollventilhub Liftin_cmd und das Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd auf vorbestimmte Startzeitwerte Liftin_cmd st bzw. Cr_cmd st zum Starten der Maschine 3 gesetzt.
Dann geht der Prozess zu Schritt 25 weiter, worin die Werte der Störungskompensationswerte Rcyc_cin, Rcyc_lin und Rcyc_cr, die gegenwärtig in dem RAM 2b gespeichert sind, eingelesen werden. D.h. diese Werte werden abgetastet.
Im dem Schritt 25 folgenden Schritt 26 wird die Phasenregeleingabe Ucain mittels der berechneten Sollnockenphase Cain_cmd und dem gelesenen Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung mit den Regelungsalgorithmen, die durch die oben beschriebenen Gleichungen (1) bis (8) und (10) bis (16) ausgedrückt sind, berechnet.
Dann wird in Schritt 27 die Hubregeleingabe Uliftin berechnet. Wie zuvor beschrieben, wird die Hubregeleingabe Uliftin mit Regelungsalgorithmen berechnet, die den Regelungsalgorithmen ähnlich sind, mit denen die Phasenregeleingabe Ucain berechnet wird. Insbesondere wird die Hubregeleingabe Uliftin mittels des berechneten Sollventilhubs Liftin_cmd und des gelesenen Störungskompensationswerts Rcyc_lin für die Ventilhubregelung mit Regelungsalgorithmen, die den Regelungsalgorithmen ähnlich sind, die durch die Gleichungen (1) bis (8) und (10) bis (16) ausgedrückt sind, berechnet.
Dann wird in Schritt 28 die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr berechnet. Wie zuvor beschrieben, wird auch die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr mit den Regelalgorithmen berechnet, die den Regelungsalgorithmen ähnlich sind, mit denen die Phasenregeleingabe Ucain berechnet wird. Insbesondere wird die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr mittels des berechneten Sollverdichtungsverhältnisses Cr_cmd und des gelesenen Störungskompensationswerts Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung berechnet, mit Regelungsalgorithmen, die den Regelungsalgorithmen ähnlich sind, die durch die Gleichungen (1) bis (8) und (10) bis (16) ausgedrückt sind. Danach wird der vorliegende Prozess beendet.
Wenn andererseits die Antwort auf die Frage auf Schritt 21 negativ ist (NEIN), d.h. wenn die Maschine 3 gestartet worden ist, geht der Prozess zu Schritt 29 weiter, worin die Sollnockenphase Cain_cmd durch Absuchen eines in 33 gezeigten Kennfelds gemäß der Maschinendrehzahl NE und der Gaspedalöffnung AP berechnet wird. In 33 sind vorbestimmte Werte AP1 bis AP3 der Gaspedalöffnung AP derart gesetzt, dass die dazwischen die Beziehung von AP1 > AP2 > AP3 gilt, und diese Beziehung gilt auch für die folgenden Beschreibungen.
Wenn in diesem Kennfeld AP = AP1 gilt, d.h. die Belastung der Maschine hoch ist, wird die Sollnockenphase Cain_cmd auf einen späteren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE höher ist. Ferner wird, wenn AP = 2 gilt, d.h. die Belastung der Maschine mittel ist, in einem Nieder-zu-Mittel-Maschinendrehzahlbereich, die Sollnockenphase Cain_cmd auf einen früheren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE höher wird, und in einem Mittezu-Hoch-Maschinendrehzahlbereich, wird sie auf einen späteren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE höher wird. Auch wenn AP = AP3 gilt, d.h. die Belastung der Maschine niedrig ist, wird ferner die Sollnockenphase Cain_cmd derart gesetzt, dass sie im Wert die gleiche Tendenz hat wie dann, wenn die Belastung der Maschine mittel ist. Der Grund hierfür wird nachfolgend beschrieben.
Im dem Schritt 29 folgenden Schritt 30 wird der Sollventilhub Liftin_cmd durch Absuchen eines in 34 gezeigten Kennfelds gemäß der Maschinendrehzahl NE und der Gaspedalöffnung AP berechnet. Wenn in diesem Kennfeld AP = AP1 gilt, d.h. die Belastung der Maschine hoch ist, wird der Sollventilhub Liftin_cmd auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE höher wird. Ferner wird dann, wenn AP = AP2 gilt, d.h. die Belastung der Maschine mittel ist, der Sollventilhub Liftin_cmd in einem Niedermaschinendrehzahlbereich auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE höher ist, in einem Mittelmaschinendrehzahlbereich im Wesentlichen auf den gleichen Wert in Bezug auf die Maschinendrehzahl NE gesetzt, und in einem Hochmaschinendrehzahlbereich auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Maschinendrehzahl NE höher ist. Ferner wird auch dann, wenn AP = AP3 gilt, d.h. die Belastung der Maschine niedrig ist, der Sollventilhub Liftin_cmd derart gesetzt, dass er im Wert die gleiche Tendenz hat wie dann, wenn die Belastung der Maschine mittel ist.
Der Grund dafür, warum der Sollventilhub Liftin_cmd wie oben beschrieben gesetzt wird, und die Sollnockenphase Cain_cmd wie oben gesetzt wird, ist wie folgt: Im Niederlast/Niedermaschinendrehzahlbereich wird der Ventilhub Liftin auf den niedrigen Hub geregelt, und gleichzeitig wird die Nockenphase Cain auf einen vorverlagerten Wert geregelt, wodurch der Miller-Zyklus realisiert wird, indem das Einlassventil 4 früher geschlossen wird als im Otto-Zyklus, um hierdurch den Pumpverlust zu reduzieren und Fließfähigkeit des Gemisches innerhalb der Zylinder 3a zu vergrößern, indem der Ventilhub Liftin verringert wird, was zu einer erhöhten Verbrennungsgeschwindigkeit und einem verbesserten Verbrennungswirkungsgrad beiträgt.
Ferner wird im Mittellast/Mittelmaschinendrehzahlbereich der Ventilhub Liftin auf den mittleren Hub geregelt, und gleichzeitig wird die Nockenphase Cain auf einen frühen Wert geregelt, wodurch die Ventilüberschneidung vergrößert wird, um die interne AGR-Menge zu vergrößern, und der Miller-Zyklus zum früheren Schließen des Einlassventils 4 realisiert wird, um hierdurch den Pumpverlust zu reduzieren und die Kraftstoffausnutzung zu verbessern.
Ferner wird im Hochlast/Hochmaschinendrehzahlbereich der Ventilhub Liftin auf den hohen Hub geregelt, und gleichzeitig wird die Nockenphase Cain auf einen späten Wert geregelt, um hierdurch die Ansaugluftmenge zu vergrößern, um das Maschinendrehmoment zu vergrößern. Zusätzlich nimmt während der Ausführung dieser Regelvorgänge die interne AGR-Menge ab, und das Einlassverhalten setzt sich durch die Trägheitskraft der Ansaugluft in einer frühen Stufe des Verdichtungstakts fort, und daher wird die Nockenphase Cain auf einen späten Wert geregelt, um hierdurch die interne AGR-Menge zu verringern und das Einlassverhalten fortzusetzen, um den Ladegrad zu verbessern.
Im dem Schritt 30 folgenden Schritt 31 wird das Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd durch Absuchen eines in 35 gezeigten Kennfelds gemäß der Maschinendrehzahl NE und der Gaspedalöffnung AP berechnet. In diesem Kennfeld wird das Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Gaspedalöffnung AP größer wird, d.h. die Belastung der Maschine höher wird oder die Maschinendrehzahl NE höher wird. Dies ist so, weil, wenn die Maschinendrehzahl NE höher wird und die Gaspedalöffnung AP größer wird (d.h. die Belastung der Maschine höher wird), ein Optimalwert für das Verdichtungsverhältnis für den Zündzeitpunkt kleiner wird. In anderen Worten, wenn das Verdichtungsverhältnis Cr auf einen hohen Wert gesetzt wird, wenn die Maschinendrehzahl NE und die Belastung der Maschine beide hoch sind, ist es notwendig, den Zündzeitpunkt zu verzögern, um das Auftreten von Klopfen zu verhindern, was das durch die Maschine 3 erzeugte Drehmoment reduzieren kann (den Wirkungsgrad der Maschine). Um die Minderung des erzeugten Drehmoments zu vermeiden, ist das Kennfeld wie oben beschrieben konfiguriert.
Dann werden, wie oben beschrieben, die Schritte 28 bis 28 ausgeführt, um die drei Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr zu berechnen, wonach der folgende Prozess endet.
Wie oben beschrieben, werden in dem Regelungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführung die drei Störungskompensationswerte Rcyc_cin, Rcyc_lin und Cycl_cr durch Absuchen der Kennfelder und Tabellen zeitsynchron mit der Erzeugung jedes Impulses des CRK-Signals als Werte berechnet, die die vorhergesagte periodische Störung kompensieren, erhalten durch Vorzeichenumkehr der periodischen Störung. Ferner werden die drei Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr mit den oben beschriebenen Regelungsalgorithmen [Gleichungen (1) bis (8) und (10) bis (16)] und den hierzu ähnlichen Regelungsalgorithmen gemäß den drei Störungskompensationswerten Rcyc_cin, Rcyc_lin und Rcyc_cr, die wie oben jeweils berechnet sind, berechnet.
Daher werden die Nockenphase Cain, der Ventilhub Liftin und das Verdichtungsverhältnis Cr durch die Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr, die jeweils wie oben berechnet sind, vorwärtskoppelnd gesteuert, wodurch es möglich wird, den Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphase Cain, den Ventilhub Liftin und das Verdichtungsverhältnis Cr rascher als im Stand der Technik zu kompensieren und zu unterdrücken. Im Ergebnis ist es in der Nockenphasenregelung und der Ventilhubregelung möglich, eine Änderung der Ansaugluftmenge zu vermeiden, die durch die periodische Störung hervorgerufen wird, die auftritt, wenn das Einlassventil 4 geöffnet wird, wodurch es möglich gemacht wird, eine Änderung des von der Maschine erzeugten Drehmoments zu vermeiden und einen stabilen Verbrennungszustand der Maschine 30 herzustellen. Ferner ist es in der Verdichtungsverhältnisregelung möglich, eine Änderung im Verdichtungsverhältnis Cr aufgrund des Einflusses der periodischen Störung zu vermeiden, um hierdurch eine exzellente Kompatibilität zwischen dem Verdichtungsverhältnis Cr und dem Zündzeitpunkt einzuhalten. Dies macht es möglich, das Auftreten von Klopfen und eine Minderung des Verbrennungswirkungsgrads zu vermeiden. Somit kann die Stabilität und Genauigkeit der Regelung verbessert werden.
Da ferner die Sollwertfilterungsregelungsalgorithmen mit zwei Freiheitsgraden zur Berechnung der Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr verwendet werden, können die Nockenphase Cain, der Ventilhub Liftin und das Verdichtungsverhältnis Cr dazu gebracht werden, zu der Sollnockenphase Cain_cmd, dem Sollventilhub Liftin_cmd und dem Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd jeweils in einem raschen und stabilen Verhalten zu konvergieren. Selbst wenn z.B. eine große Differenz zwischen der Nockenphase Cain und der Sollnockenphase Cain_cmd auftritt, ist es möglich, die Nockenphase Cain rasch und genau zur Sollnockenphase Cain_cmd konvergieren zu lassen, während ein Überschießen vermieden wird, das durch die Differenz hervorgerufen werden könnte.
Wenn der Störungskompensationswert Ccyc_cin für die Nockenphasenregelung berechnet wird, wird dessen Kennfeldwert Rcyc_bs_cin gemäß dem Ventilhub Liftin und der Sollnockenphase Cain_cmd berechnet, und daher kann der Störungskompensationswert Rcyc_cin als ein Wert berechnet werden, der in der Lage ist, nicht nur eine Amplitudenänderung der periodischen Störung und/oder eine Verhaltensänderung davon, die durch eine Änderung im Ventilhub Liftin hervorgerufen wird, geeignet zu kompensieren, sondern auch eine Phasenänderung der periodischen Störung, die durch eine Änderung in der Nockenphase Cain hervorgerufen wird. Da ferner der Korrekturkoeffizient Krcyc_cin mittels der Tabelle von 28 gemäß der Maschinendrehzahl NE berechnet wird, und der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin durch den berechneten Korrekturkoeffizienten Krcyc_cin korrigiert wird, um hierdurch den Störungskompensationswert Rcyc_cin zu berechnen, kann eine Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch eine Änderung der Maschinendrehzahl NE hervorgerufen wird, auf den Störungskompensationswert Rcyc_cin richtig widergespiegelt werden.
Ferner wird der Korrekturkoeffizient Krcyc_cin auf einen Wert von 0 innerhalb des Bereichs gesetzt, wo die Maschinendrehzahl NE nicht niedriger als die vorbestimmte Drehzahl NEREF1 ist. Daher wird im Hochmaschinendrehzahlbereich, wo der variable Nockenphasenmechanismus 70 kein ausreichendes Ansprechverhalten hat (d.h. der Solenoidventilmechanismus 74 als Aktuator eine geringe Antwort hat), was es schwierig macht, die periodische Störung akkurat zu kompensieren, die Kompensation der periodischen Störung durch den Störurngskompensationswert Rcyc_cin vermieden, wodurch es möglich wird, eine Verschlechterung der Regelbarkeit zu vermeiden.
Wenn ferner der Störungskompensationswert Rcyc_lin für die Ventilhubregelung berechnet wird, wird dessen Kennfeldwert Rcyc_bs_lin gemäß dem Sollventilhub Liftin_cmd und der Nockenphase Cain berechnet, und daher kann der Störungskompensationswert Rcyc_lin als ein Wert berechnet werden, der in der Lage ist, nicht nur eine Amplitudenänderung der periodischen Störung und/oder eine Verhältensänderung davon, die durch eine Änderung des Ventilhubs Liftin hervorgerufen wird, geeignet zu kompensieren, sondern auch eine Phasenänderung der periodischen Störung, die durch eine Änderung der Nockenphase Cain hervorgerufen wird. Da ferner der Korrekturkoeffizient Krcyc_lin mittels der Tabelle von 29 gemäß der Maschinendrehzahl NE berechnet wird und der Kennfeldwert Rcyc_bs_lin um den berechneten Korrekturkoeffizienten Krcyc_lin korrigiert wird, um hierdurch den Störungskompensationswert Rcyc_lin zu berechnen, kann eine Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch eine Änderung der Maschinendrehzahl NE hervorgerufen wird, auf dem Störungskompensationswert Rcyc_lin richtig widergespiegelt werden.
Ferner wird der Korrekturkoeffizient Krcyc_lin auf einen Wert von 0 innerhalb des Bereichs gesetzt, wo die Maschinendrehzahl NE nicht niedriger als die vorbestimmte Drehzahl NEREF2 ist. Daher wird in einem Hochmaschinendrehzahlbereich, wo der variable Ventilhubmechanismus 50 kein ausreichendes Ansprechverhalten hat (d.h. der Hubaktuator 60 eine geringe Antwort hat), was es schwierig macht, die periodische Störung akkurat zu kompensieren, eine Kompensation für die periodische Störung durch den Störungskompensationswert Rcyc_lin vermieden, wodurch es möglich wird, eine Verschlechterung der Regelbarkeit zu vermeiden.
Wenn ferner der Störungskompensationswert Rcyc_cr für die Verdichtungsverhältnisregelung berechnet wird, wird dessen Kennfeldwert Rcyc_bs_cr gemäß dem Sollverdichtungsverhältnis Cr_cmd berechnet, und daher kann der Störungskompensationswert Rcyc_cr als ein Wert berechnet werden, der in der Lage ist, eine Amplitudenänderung der periodischen Störung, die durch eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses Cr hervorgerufen wird, geeignet zu kompensieren. Ferner wird der erste Korrekturkoeffizient Krcyc_cr1 mittels des Kennfelds von 30 gemäß der Nockenphase Cain und dem Ventilhub Liftin berechnet, und der Kennfeldwert Rcyc_bs_cr wird mit dem ersten Korrekturkoeffizienten Krcyc_cr korrigiert, um hierdurch den Störungskompensationswert Rcyc_cr zu berechnen. Dies macht es möglich, den Störungskompensationswert Rcyc_cr als einen Wert zu berechnen, der in der Lage ist, eine Amplitudenänderung der periodischen Störung, die durch Änderungen im Ventilhub Liftin und der Nockenphase Cain hervorgerufen wird, geeignet zu kompensieren.
Ferner wird der zweite Korrekturkoeffizient Krcyc_cr2 mittels der Tabelle in 31 gemäß der Maschinendrehzahl NE berechnet, und der Kennfeldwert Rcyc_bs_cr wird um den zweiten Korrekturkoeffizienten Krcyc_cr2 korrigiert, um hierdurch den Störungskompensationswert Rcyc_cr zu berechnen. Dies macht es möglich, eine Frequenzänderung der periodischen Störung, die durch eine Änderung der Maschinendrehzahl NE hervorgerufen wird, auf den Störungskompeensationswert Rcyc_cr richtig widerzuspiegeln. Ferner wird der zweite Korrekturkoeffizient Krcyc_cr2 auf einen Wert von 0 innerhalb des Bereichs gesetzt, wo die Maschinendrehzahl NE nicht niedriger als die vorbestimmte Drehzahl NEREF3 ist. Daher kann im Hochdrehzahlbereich, wo der variable Verdichtungsverhältnismechanismus 80 kein ausreichendes Ansprechverhalten hat (d.h. der Verdichtungsverhältnisaktuator 87 eine geringe Antwort hat), was es schwierig macht, die periodische Störung akkurat zu kompensieren, eine Kompensation der periodischen Störung durch den Störungskompensationswert Rcyc_cr vermieden werden, wodurch es möglich wird, eine Verschlechterung der Regelbarkeit zu vermeiden.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Stabilität und Genauigkeit der Regelung sowohl in der Nockenphasenregelung, der Ventilhubregelung als auch der Verdichtungsverhältnisregelung merklich zu verbessern.
36 zeigt die Ergebnisse einer Simulation der Nockenphasenregelung, in der Nockenphase Cain mittels der Nockenphaseneingabe Ucain geregelt wird, die durch das obige Regelungsverfahren berechnet ist, während die Sollnockenphase Cain_cmd auf einem konstanten Wert gehalten wird, indem als Beispiel die Nockenphasenregelung in nur einem Zylinder 3a genommen wird. Wie aus dem Vergleich zwischen den 36 und 13, auf die zuvor Bezug genommen wurde, klar wird, kann gemäß dem Regelungssystem 1 der vorliegenden Ausführung der Einfluss der periodischen Störung mittels des vorgenannten Störungskompensationswerts Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung wirkungsvoll unterdrückt werden.
Obwohl in der ersten Ausführung die Berechnungszeit (d.h. die Ausführungszeitgebung zur Ausführung des Prozesses von 27) als Wählzeitgebung zum Wählen der drei Störungskompensationswerte Rcyc_cin, Rcyc_lin und Rcyc_cr auf die Zeitgebung der Erzeugung jedes Impulses des CRK-Signals gesetzt ist, schränkt dies nicht ein, sondern die Wählzeitgebung zum Wählen der drei Störungskompensationswerte kann auf eine Zeitgebung gesetzt werden, die jeder Umdrehung der Kurbelwelle 3d um einen vorbestimmten Winkel entspricht. Z.B. kann die Wählzeitgebung so gesetzt werden, dass sie mit der Erzeugung jedes Impulses des CAM-Signals zeitsynchron ist. In diesem Fall können in den Kompensationselementen 102, 112 und 122 als den Kennfeldern, die zur Berechnung der Störungskompensationswerte Rcyc_cin, Rcyc_lin und Rcyc_cr verwendet werden, Kennfelder verwendet werden, die gemäß der Zählung eines Zählers gesetzt werden, die um einen Wert inkrementiert wird, der einem vorbestimmten Nockenwinkel entspricht, synchron mit der Erzeugung jedes Pulses des CAM-Signals, anstelle der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers.
Ferner kann das Kompensationselement 102 den Kennfeldwert Rcyc_bs_cin des Störungskompensationswerts gemäß dem Sollventilhub Liftin_cmd als dem Ventilhubparameter und der Nockenphase Cain als den Nockenphasenparameter, berechnen, anstelle des Ventilhubs Liftin bzw. der Sollnockenphase Cain_cmd. Ferner kann das Kompensationselement 112 auch den Kennfeldwert Rcyc_bs_lin des Störungskompensationswerts gemäß dem Ventilhub Liftin als dem Ventilhubparameter und der Sollnockenphase Cain_cmd als dem Nockenphasenparameter berechnen anstelle des Sollventilhubs Liftin bzw. der Nockenphase Cain.
Ähnlich kann das Kompensationselement 122 den Kennfeldwert Rcyc_bs_cr des Störungskompensationswerts gemäß dem Verdichtungsverhältnis Cr als dem Verdichtungsverhältnisparameter berechnen anstelle des Sollverdichtungsverhältnisses Cr_cmd, und der erste Korrekturkoeffizient Krcyc_cr1 gemäß dem Sollventilhub Liftin_cmd als dem Ventilhubparameter und der Sollnockenphase Cain_cmd als dem Nockenphasenparameter anstelle des Ventilhubs Liftin bzw. der Sollnockenphase Cain.
Obwohl ferner die erste Ausführung ein Beispiel ist, in der bei der Berechnung des Kennfeldwerts Rcyc_bs_cin das Verfahren der Korrektur der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers gemäß der Sollnockenphase Cain_cmd verwendet wird und eine Art von Störungskompensationswertkennfeld ( 18 und 19) gemäß der Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers und dem Ventilhub Liftin abgesucht wird, so schränkt dies nicht ein, sondern es können mehrere Arten von Störungskompensationswertkennfeldern, die jeweils gemäß mehreren Werten der Sollnockenphase Cain_cmd gesetzt sind, verwendet werden. Z.B. kann ein Störungskompensationswertkennfeld zur Verwendung in Cain_cmd = Cainft, einer zur Verwendung in Cain_cmd = Cainad und mehrere einzelner, die zur Berechnung von Werten der Sollnockenphasen Cain_cmd in mehreren Stufen dazwischen gesetzt sind, vorbereitet werden, und zwei Störungskompensationswertkennfelder, die der gegenwärtigen Sollnockenphase Cain_cmd näher sind, können daraus ausgewählt werden, um den Kennfeldwert Rcyc_bs_cin durch Interpolation von Kennfeldwerten an den zwei ausgewählten Kennfeldern zu berechnen. Ähnlich, wenn der Kennfeldwert Rcyc_bs_lin des Störungskompensationswerts Rcyc_lin berechnet wird, können mehrere Störungskompensationswertkennfelder, die jeweils gemäß mehreren Werten des Sollventilhubs Liftin_cmd gesetzt sind, als die Störungskompensationswertkennfelder verwendet werden.
Obwohl ferner in der ersten Ausführung die Sollwertfilterungs-Gleitmodusregelalgortihmen mit zwei Freiheitsgraden als Regelungsalgorithmen zur Berechnung der Referenzeingabe Rsld zur Nockenphasenregelung verwendet werden, schränkt dies nicht ein, sondern es können beliebige Regelalgorithmen zur Berechnung der Referenzeingabe Rsld für die Nockenphasenregelung verwendet werden, solange sie Regelungsalgorithmen sind, die in der Lage sind, die Referenzeingabe Rsld für die Nockenphasenregelung als einen Wert zu berechnen, der in der Lage ist, zu veranlassen, dass die Nockenphase Cain auf die Sollnockenphase Cain_cmd konvergiert. Z.B. können rückkoppelnde Regelungsalgorithmen, wie etwa PID-Regelungsalgorithmen, und reaktionsspezifizierende Regelungsalgorithmen, wie etwa rückschreitende Regelungsalgorithmen, angewendet werden. Ähnlich können rückkoppelnde Regelungsalgorithmen, wie etwa PI-Regelungsalgorithmen und PID-Regelungsalgorithmen, und die reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmen, wie etwa die rückschreitenden Regelungsalgorithmen, als Regelungsalgorithmen verwendet werden, um die Referenzeingabe Rsld_f' für die Ventilhubregelung und die Referenzeingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung zu berechnen.
Obwohl ferner in der ersten Ausführung die Sollwertfilterungs-Gleitmodusregelalgorithmen mit zwei Freiheitsgraden als die reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmen verwendet werden, schränkt dies nicht ein, sondern es können beliebige reaktionsspezifizierende Regelungsalgorithmen verwendet werden, solange sie Algorithmen sind, wie etwa die rückschreitenden Regelungsalgorithmen, die in der Lage sind, die Konvergenzrate und das Konvergierverhalten der Ausgabe des geregelten Objekts auf einen Sollwert zu spezifizieren.
Obwohl ferner in der ersten Ausführung der DSM-Regler 105 zur Berechnung der der Phasenregeleingabe Ucain in dem Nockenphasencontroller 100 verwendet wird, kann das Regelungssystem 1 derart konfiguriert sein, dass der DSM-Regler 105 weggelassen wird, um die Referenzeingabe Rsld_f für die Nockenphasenregelung direkt in den variablen Nockenphasenmechanismus 70 als die Phasenregeleingabe Ucain einzugeben. Ferner kann das Regelungssystem 1 derart konfiguriert sein, dass dann, wenn die Hubregeleingabe Uliftin in dem Ventilhubcontroller 110 berechnet wird, der DSM-Regler 115 weggelassen wird, um die Referenzeingabe Rsld_f' für die Ventilhubregelung direkt in den variablen Ventilhubmechanismus 50 als die Hubregeleingabe Uliftin einzugeben. Ähnlich kann das Regelungssystem 1 derart konfiguriert sein, dass auch dann, wenn die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr in dem Verdichtungsverhältniscontrolle 120 berechnet wird, der DSM-Regler 125 weggelassen wird, um die Referenzeingabe Rsld_f' für die Verdichtungsverhältnisregelung direkt in den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 als die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr einzugeben.
Ferner kann in dem Kompensationselement 100 bei der Berechung des Störungskompensationswerts Rcyc_lin die Zählung C_crk des Kurbelwinkelzählers durch die Zählung eines Zählers ersetzt werden, der synchron mit der Erzeugung jedes Pulses des CAM-Signals um einen Betrag inkrementiert wird, der einem vorbestimmten Nockenwinkel entspricht, und der Ventilhub Liftin durch den Sollventilhub Liftin_cmd. Ferner können in den Kompensationselementen 110 und 120 auch die Störungskompensationswerte Rcyc_lin und Rcyc_cr in der gleichen Weise berechnet werden.
Wenn ferner die Maschine 3 nicht mit dem variablen Ventilhubmechanismus 50 und dem variablen Nockenphasenmechanismus 70 versehen ist, sondern nur mit dem variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80, kann das Kompensationselement 120 den Störungskompensationswert Rcyc_cr gemäß einem Parameter berechnen (Ansaugrohrabsolutdruck und TH-Durchlassansaugluftmenge GTH), der eine Belastung der Maschine 3 angibt, anstelle der Nockenphase Cain und des Ventilhubs Liftin.
Obwohl ferner in der ersten Ausführung die Nockenphase Cain und der Ventilhub Liftin als Lastparameter verwendet werden, schränkt dies nicht ein, sondern es können beliebige Lastparameter verwendet werden, solange sie die Belastung der Maschine 3 anzeigen. Z.B. können die Sollnockenphase Cain_cmd und der Sollventilhub Liftin_cmd als die Lastparameter verwendet, oder es können auch der Ansaugrohrabsolutdruck PBA, die TH-Durchlassansaugluftmenge GTH und die Gaspedalöffnung AP verwendet werden.
Ferner kann anstelle des hydraulischen variablen Nockenphasenmechanismus 70 des Regelungssystems gemäß der vorliegenden Ausführung ein elektromagnetischer variabler Nockenphasenmechanismus, den der vorliegende Anmelder bereits in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-2930009 vorgeschlagen hat, als der variable Nockenphasenmechanismus verwendet werden. Da in diesem Fall in dem elektromagnetischen variablen Nockenphasenmechanismus die Nockenphase Cain in Abhängigkeit vom Gleichgewicht zwischen der elektromagnetischen Kraft eines Solenoids und der Vorspannkraft einer Feder verändert wird, wirkt die periodische Störung nur an der frühen Seite oder der späten Seite. Um daher die wie oben wirkende periodische Srörung zu kompensieren, wenn der Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung berechnet wird, kann der Kennfeldwert Rcyc_bs_cin davon unter Verwendung eines Kennfelds berechnet werden, der in 37 mit den durchgehenden Linien oder unterbrochenen Linien angegeben ist.
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Regelungssystems 1A gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung angegeben. Das Regelungssystem 1A der vorliegenden Ausführung ist ähnlich dem oben beschriebenen Regelungssystem 1 der ersten Ausführung konfiguriert, außer für ein Teil davon. Daher wird die folgende Beschreibung hauptsächlich für vom Regelungssystem 1 der ersten Ausführung unterschiedliche Punkte angegeben. In Bezug auf 38 bis 40 enthält das Regelungssystem 1A einen Nockenphasencontroller 200, einen Ventilhubcontroller 210 und einen Verdichtungsverhältniscontroller 220, die alle durch die ECU 2 implementiert sind (Störungsschätzwertberechnungmittel).
Zuerst wird eine Beschreibung des Nockenphasencontrollers 200 angegeben. In Bezug auf 38 enthält der Nockenphasencontroller 200 einen Sollnockenphasenberechnungsabschnitt 201 (Sollnockenphasensetzmittel, Sollwertsetzmittel), ein Kompensationselement 202 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel), einen SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 203 (Regeleingabeberechnungsmittel), einen DSM-Regler 205 (Regeleingabeberechnungsmittel) sowie einen adaptiven Störungsbeobachter 206 (Störungsschätzwertberechnungmittel), die alle durch die ECU 2 implementiert sind. In dem Nockenphasencontroller 200 sind der Sollnockenphasenberechnungsabschnitt 201 und das Kompensationselement 202 ähnlich wie im oben beschriebenen Nockenphasencontroller 100 aufgebaut, und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Der adaptive Störungsbeobachter 206 ist vorgesehen, um einen Störungsschätzwert c1 für die Nockenphasenregelung zu berechnen, der zum Kompensieren von Modellfehlern und Störungen verwendet wird. Insbesondere wird in dem adaptiven Störungsbeobachter 206 der Störungsschätzwert c1 für die Nockenphasenregelung mit einem Identifikationsalgorithmus vom Festverstärkungsmethode berechnet, der durch die Gleichungen (17) bis (19) in 41 ausgedrückt ist, gemäß der Nockenphase Cain, dem Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung und der SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung. Cain hat in Gleichung (17) bedeutet einen identifizierten Wert der Nockenphase, und e_id in Gleichung (18) einen Identifikationsfehler. Ferner bedeutet P' in der Gleichung (19) eine Identifikationsverstärkung.
Es sollte angemerkt werden, dass die obigen Gleichungen (17) bis (19) wie folgt erhalten werden: Wenn der Störungsschätzwert c1 und der Störungskompensationswert Rcyc_cin beide für die Nockenphasenregelung zu dem vorgenannten Modell addiert werden, das durch die Gleichung (9) in 20 ausgedrückt ist, um die Störung zu kompensieren, erhält man eine in 41 gezeigte Gleichung (20). In der Gleichung (20) wird die rechte Seite davon duch den identifizierten Wert Cain hat der Nockenphase ersetzt, und mithilfe eines Modells, erhalten durch den Ersatz und den Identifikationsalgorithmus der Festverstärkungsmethode auf der Basis eines statistischen Prozesses, sodass die Differenz zwischen dem identifizierten Wert Cain hat der Nockenphase und der Nockenphase Cain minimiert wird, erhält man die oben beschriebenen Gleichungen (17) bis (19).
In dem adaptiven Störungsbeobachter 206 wird mit dem Algorithmus, der durch die Gleichungen (17) bis (19) ausgedrückt ist, der Störungskompensationswert c1 für die Nockenphasenregelung als ein Wert berechnet, der in der Lage ist, Modellfehler und Störungen geeignet zu kompensieren.
Ferner wird in dem SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 203 die SLD-Regeleingabe Rsld (Regeleingabe) für die Nockenphasenregelung mit einem Sollwertfilterungs-GleitmodusRegelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden berechnet, der durch die Gleichungen (21) bis (27) in 42 ausgedrückt ist. Wie aus den Gleichungen (21) bis (27) klar wird, unterscheidet sich der Regelungsalgorithmus des SLD-Reglers mit zwei Freiheitsgraden 203 von dem Regelungsalgorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 103 darin, dass der Störungskompensationswert Rcyc_cin und der Störungsschätzwert c1 für die Nockenphasenregelung in der Gleichung enthalten sind, um die äquivalente Regeleingabe Req zu berechnen, und die adaptive Vorschrifteingabe Radp bei der Berechnung der SLD-Regeleingabe Rsld nicht verwendet wird.
Ferner wird in dem DSM-Regler 205 die Phasenregeleingabe Ucain auf der Basis der SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung, die wie oben berechnet ist, mit einem Regelungsalgorithmus berechnet [die in 43 gezeigten Gleichungen (28) bis (33)], die dem Regelungsalgorithmus für den DMS-Regler 105 ähnlich ist.
Der Nockenphasencontroller 200 ist wie oben beschrieben aufgebaut, und der Ventilhubcontroller 210 ist auch ähnlich wie der Nockenphasencontroller 200 aufgebaut. Insbesondere enthält, wie in 39 gezeigt, der Ventilhubcontroller 210 einen Sollventilhubberechnungsabschnitt 211 (Sollwertsetzmittel, Sollventilhubsetzmittel), ein Kompensationselement 212 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel), einen SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 213 (Regeleingabeberechnungsmittel), einen DSM-Regler 215 (Regeleingabeberechnungsmittel) sowie einen adaptiven Störungsbeobachter 216 (Störungsschätzwertberechnungmittel). In dem Ventilhubcontroller 210 sind der Sollventilhubberechnungsabschnitt 211 und das Kompensationselement 212 ähnlich jenen des oben beschriebenen Ventilhubcontrollers 110 konfiguriert und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
In dem adaptiven Störungsbeobachter 216 wird ein Störungsschätzwert c1' für die Ventilhubregelung mit einem Algorithmus berechnet, der dem Algorithmus für den adaptiven Störungsbeobachter 206 des Nockenphasencontrollers 200 ähnlich ist. Insbesondere wird der Störungsschätzwert c1' für die Ventilhubregelung mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den obigenGleichungen (17) bis (19) in 41 Cain durch Liftin ersetzt ist, Cain_cmd durch Liftin_cmd, Rcyc_cin durch Rcyc_lin, c1 durch c1' und Rsld durch Rsld', und die Koeffizienten und dgl. sind durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt.
Ferner wird in dem SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 213 die SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung mit einem Algorithmus berechnet, der dem Algorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 203 des Nockenphasencontrollers 200 ähnlich ist. Insbesondere wird die SLD-Regeleingabe Rsld' (Regeleingabe) für die Ventilhubregelung mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (21) bis (27) in 42 die Parameter die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind.
Ferner wird in dem DSM-Regler 215 die Hubregeleingabe Uliftin auf der Basis der SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung, wie oben berechnet, mit einem Regelungsalgorithmus berechnet, der dem Regelungsalgorithmus für den DSM-Regler 205 des Nockenphasencontrollers 200 ähnlich ist. Insbesondere wird die Hubregeleingabe Uliftin mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (28) bis (33) in 43 die Parameter, die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind.
Andererseits ist auch der Verdichtungsverhältniscontroller 220 ähnlich dem Nockenphasencontroller 200 aufgebaut. Insbesondere enthält, wie in 40 gezeigt, der Verdichtungsverhältniscontroller 220 einen Sollverdichtungsverhältnisberechnungsabschnitt 221 (Sollwertsetzmittel, Sollverdichtungsverhältnissetzmittel), ein Kompensationselement 222 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel), einen SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 223 (Regeleingabeberechnungsmittel), einen DSM-Regler 225 (Regeleingabeberechnungsmittel) sowie einen adaptiven Störungsbeobachter 226 (Störungsschätzwertberechnungmittel). In dem Verdichtungsverhältniscontroller 220 sind der Sollverdichtungsverhältnisberechnungsabschnitt 221 und das Kompensationselement 222 ähnlich jenen des oben beschriebenen Verdichtungsverhältniscontrollers 120 aufgebaut, und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Ferner wird in dem adaptiven Störungsbeobachter 226 ein Störungsschätzwert c1'' für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Algorithmus berechnet, der dem Algorithmus für den adaptiven Störungsbeobachter 206 des Nockenphasencontrollers 200 ähnlich ist. Insbesondere wird der Störungsschätzwert c1'' für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den obigen Gleichungen (17) bis (19) in 41 Cain durch Cr ersetzt ist, Cain_cmd durch Cr_cmd, Rcyc_cin durch Cyc_cr, c1 durch c1'' und Rsld durch Rsld'', und die Koeffizienten und dgl. sind durch die jweiligen entsprechenden Werte für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt.
Ferner wird in dem SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 223 die SLD-Regeleingabe Rsld'' (Regeleingabe) für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Algorithmus berechnet, der dem Algorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 203 de Nockenphasencontrollers 200 ähnlich ist. Insbesondere wird die SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (21) bis (27) in 42 die Parameter, die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind.
Ferner wird in dem DSM-Regler 225 die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr auf der Basis der SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung, wie oben berechnet, mit einem Regelungsalgorithmus berechnet, der dem Regelungsalgorithmus für den DSM-Regler 205 des Nockenphasencontrollers 200 ähnlich ist. Insbesondere wird die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (28) bis (33) in 43 die Parameter, die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt sind.
Wenn in dem Regelungssystem 1A die Phasenregeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr durch die ECU 2 berechnet werden, die Phasenregeleingabe Ucain durch die Gleichungen (21) bis (33) im vorgenannten Schritt 26 in 42 berechnet. Ferner wird in Schritt 27 die Hubregeleingabe Uliftin mit einem Algorithmus berechnet, in dem die Variablen und die Parameter in den Gleichungen (21) bis (33) durch die jeweils entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind, und im Schritt 28 wird die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr durch das gleiche Verfahren berechnet.
Gemäß dem wie oben konfigurierten Regelungssystem 1A der vorliegenden Ausführung werden, ähnlich dem Regelungssystem 1 der ersten Ausführung, die drei Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr gemäß den drei Störungskompensationswerten Rcyc_cin, Rcyc_lin bzw. Rcyc_cr berechnet. Daher ist es durch die Regelung der Nockenphase Cain, des Ventilhubs Liftin und des Verdichtungsverhältnisses Cr in vorwärtskoppelnder Weise mittels der Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr, die jeweils wie oben berechnet sind, möglich, den Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphase Cain, den Ventilhub Liftin und das Verdichtungsverhältnis Cr rasch zu kompensieren. Im Ergebnis ist es bei der Nockenphasenregelung, der Ventilhubregelung und der Verdichtungsverhältnisregelung möglich, die gleichen vorteilhaften Effekte zu erhalten, wie sie durch das zuvor beschriebene Regelungssystem 1 erzielt werden.
Ferner werden die Störungsschätzwerte c1, c1' und c1'' als Werte berechnet, die durch die adaptiven Störungsbeobachter 206, 216 und 226 in der Lage sind, Modellfehler und Störungen zu kompensieren, und die Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr werden gemäß den Störungsschätzwerten c1, c1' und c1'' berechnet. Daher ist es durch Verwendung der Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr möglich, die Nockenphase Cain, den Ventilhub Liftin und das Verdichtungsverhältnis Cr derart zu regeln, dass das Auftreten einer Dauerzustandsabweichung verhindert wird, und den Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphase Cain, den Ventilhub Liftin und das Verdichtungsverhältnis Cr rascher zu kompensieren und zu unterdrücken, als mit dem Regelungssystem 1 gemäß der ersten Ausführung. Somit ist es möglich, die Stabilität und Genauigkeit der Regelung im Vergleich zum Regelungssystem 1 weiter zu verbessern.
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Regelungssystems 1B gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung angegeben. Das Regelungssystem 1B der vorliegenden Ausführung ist ähnlich dem oben beschriebenen Regelungssystem 1A der zweiten Ausführung konfiguriert, außer für einen Teil davon. Daher gibt die folgende Beschreibung hauptsächlich die vom Regelungssystem 1A der zweiten Ausführung unterschiedlichen Punkte an. In Bezug auf die 44 bis 46 enthält das Regelungssystem 1B einen Nockenphasencontroller 300, einen Ventilhubcontroller 310 und einen Verdichtungsverhältniscontroller 320, die alle durch die ECU 2 (Modellparameteridentifiziermittel) implementiert sind.
Zuerst wird eine Beschreibung des Nockenphasencontrollers 300 angegeben. In Bezug auf 44 enthält der Nockenphasencontroller 300 einen Sollnockenphasenberechnungsabschnitt 301 (Sollwertberechnungsmittel, Sollnockenphasensetzmittel), ein Kompensationselement 302 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel), einen SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 303 (Regeleingabeberechnungsmittel), einen DSM-Regler 305 (Regeleingabeberechnungsmittel) und einen Teilparameteridentifizierer 307 (Amplitudenkorrekturwertberechnungsmittel, Modellparameteridentifiziermittel). Der Nockenphasencontroller 300 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Nockenphasencontroller 200 darin, dass er anstelle der oben beschriebenen Störungsbeobachter 206 den Teilparameteridentifizierer 307 aufweist, und dementsprechend unterscheidet sich ein Teil des Regelungsalgorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 303 von dem Regelungsalgorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 203.
In dem Teilparameteridentifizierer 307 wird ein Parametervektor θ mit einem sequenziellen Identifikationsalgorithmus der Festverstärkungsmethode identifiziert, ausgedrückt durch die Gleichungen (34) bis (39) in 47, gemäß der Nockenphase Cain, dem Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung und der SLD-Regeleingabe SLD für die Nockenphasenregelung. Die transponierte Matrix des Parametervektors θ ist durch die Gleichung (38) ausgedrückt. In der Gleichung (38) bedeutet d1 eine Störungskompensationswertverstärkung als Amplitudenkorrekturwert und ist vorgesehen, um eine Amplitudenänderung der periodischen Störung, die durch die Alterung des variablen Nockenphasenmechanismus 70 und eine Variation zwischen einzelnen Mechanismen 70 hervorgerufen wird, zu kompensieren. Ferner bedeutet in der Gleichung (34) W eine imaginäre Ausgabe, und in der Gleichung (37) bedeutet W_hat einen identifizierten Wert der imaginären Ausgabe. Ferner bedeutet in der Gleichung (37) e_id' einen Identifikationsfehler, der durch die Gleichung (36) definiert ist, P'' eine vorbestimmte Identifikationsverstärkung, und ζ einen Vektor, dessen transponierte Matrix durch die Gleichung (39) ausgedrückt ist.
Es sollte angemerkt werden, dass die obigen Gleichungen (34) bis (39) wie folgt erhalten werden: Wenn die Störungskompensationswertverstärkung d1 zu der durch Gleichung (20) in 41 ausgedrückten Modell addiert wird, erhält man eine in 47 gezeigte Gleichung (40). Wenn in der Gleichung (40) jede Variable um einen Betrag verschoben wird, der einer diskreten Zeitperiode entspricht, der Parameter b1 und b2, die Störungskompensationswertverstärkung d1 und der Störungskompensationswert Rcyc_cin diskretisiert werden und der Term von Cain zur linken Seite von Gleichung (40) bewegt wird, dann erhält man Gleichung (41) in 47. Wenn in der Gleichung (41) die linke Seite davon als W definiert wird, und die rechte Seite davon als W_hat, dann erhält man die obigen Gleichungen (34) und (35). Hier ist es möglich, W als die Ausgabe eines imaginären geregelten Objekts zu betrachten, W_hat als einen identifizierten Wert der Ausgabe des imaginären geregelten Objekts, und die Gleichung (35) als ein Modell des imaginären geregelten Objekts. Daher werden durch Verwendung des sequenziellen Identifikationsalgorithmus der Festverstärkungsmethode, um den Modellparameter des imaginären geregelten Objekts derart zu identifizieren, dass die imaginäre Ausgabe W dem identifizierten Wert W_hat der imaginären Ausgabe angenähert wird, die obigen Gleichungen (34) bis (39) abgeleitet.
In dem Teilparameteridentifizierer 307 werden die Modellparameter b1 und b2, der Störungskompensationswert c1 und die Störungskompensationswertverstärkung d1 sequenziell mit dem Identifikationsalgorithmus identifiziert, der durch die Gleichungen (34) bis (39) ausgedrückt ist.
Ferner wird in dem SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 303 die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung mit einem Sollwertfilterungs-GleitmodusRegelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden berechnet, der durch die Gleichungen (42) bis (48) in 48 ausgedrückt ist. Wie aus dem Bezug auf die Gleichungen (42) bis (48) klar wird, unterscheidet sich der Regelungsalgorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 303 von dem Regelungsalgorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 203 nur darin, dass bei der Berechnung der äquivalenten Regeleingabe Req der Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung mit der Störungskompensationswertverstärkung d1 multipliziert wird.
Ferner wird in dem DSM-Controller 305 die Phasenregeleingabe Ucain auf der Basis der SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung, wie oben beschrieben, mit einem Regelungsalgorithmus berechnet [die in 49 gezeigten Gleichungen (49) bis (54)], die dem Regelungsalgorithmus für den DSM-Controller 205 ähnlich ist.
Als Nächstes wird eine Beschreibung des Ventilhubcontrollers 310 angegeben. Auch der Ventilhubcontroller 310 ist ähnlich dem Nockenphasencontroller 300 konfiguriert. Insbesondere enthält, wie in 45 gezeigt, der Ventilhubcontroller 310 einen Sollventilhubberechnungsabschnitt 311 (Sollwertsetzmittel, Sollventilhubsetzmittel), ein Kompensationselement 312 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel), einen SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 313 (Regeleingabeberechnungsmittel), einen DSM-Regler 315 (Regeleingabeberechnungsmittel) und einen Teilparameteridentifizierer 317 (Modellparameteridentifiziermittel, Amplitudenkorrekturwertberechnungsmittel). Der Ventilhubcontroller 310 unterscheidet sich von dem vorgenannten Ventilhubcontroller 210 darin, dass er anstelle des oben erwähnten Störungsbeobachters 216 den Teilparameteridentifizierer 317 aufweist, und dementsprechend unterscheidet sich ein Teil des Regelungsalgorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 313 von dem Regelungsalgorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 203.
In dem Teilparameteridentifizierer 317 werden Modellparameter b1' und b2', ein Störungsschätzwert c1' und eine Störungskompensationswertverstärkung d1' (Amplitudenkorrekturwert) für die Ventilhubregelung sequenziell mit einem Algorithmus identifiziert, der dem Algorithmus für den Teilparameteridentifizierer 307 des Nockenphasencontrollers 300 ähnlich ist. Insbesondere werden die Modellparameter b1' und b2', der Störungsschätzwert c1' und die Störungskompensationswertverstärkung d1' für die Ventilhubregelung sequenziell mit einem Algorithmus identifiziert, in dem in den 47 gezeigten Gleichungen (34) bis (39), b1, b2, c1 und d1 durch b1', b2', c1' und d1' jeweils ersetzt sind, und Cain durch Liftin, Rcyc_cin durch Rcyc_lin, Rsld durch Rsld', und ferner sind die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt.
Ferner wird in dem SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 313 die SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung mit einem Algorithmus berechnet, der dem Algorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 303 des Nockenphasencontrollers 300 ähnlich ist. Insbesondere wird die SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (42) bis (48) in 48 die Parameter, die die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind.
Ferner wird in dem DSM-Regler 315 die Hubregeleingabe Uliftin auf der Basis wie oben berechneten SLD-Regeleingabe Rsld' für die Ventilhubregelung mit einem Regelungsalgorithmus berechnet, der dem Regelungsalgorithmus für den DSM-Regler 305 des Nockenphasencontrollers 300 ähnlich ist. Insbesondere wird die Hubregeleingabe Uliftin mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (39) bis (54) in 49 die Parameter, die Koeffizienten und dgl. durch die jeweils entsprechenden Werte für die Ventilhubregelung ersetzt sind.
Andererseits ist der Verdichtungsverhältniscontroller 320 auch ähnlich dem Nockenphasencontroller 300 konfiguriert. Insbesondere enthält, wie in 46 gezeigt, der Verdichtungsverhältniscontroller 320 einen Sollverdichtungsverhältnisberechnungsabschnitt 321 (Sollwertsetzmittel, Sollverdichtungsverhältnissetzmittel), ein Kompensationselement 322 (Störungskompensationswertspeichermittel, Störungskompensationswertwählmittel), einen SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 323 (Regeleingabeberechnungsmittel), einen DSM-Regler 325 (Regeleingabeberechnungsmittel) und einen Teilparameteridentifizierer 327 (Modellparameteridentifiziermittel, Amplitudenkorrekturwertberechnungsmittel).
In dem Teilparameteridentifizierer 327 werden Modellparameter b1'' und b2'', ein Störungsschätzwert c1'' und eine Störungskompensationswertverstärkung d1'' (Amplitudenkorrekturwert) für die Verdichtungsverhältnisregelung sequenziell mit einem Algorithmus identifiziert, der dem Algorithmus für den Teilparameteridentifizierer 307 des Nockenphasencontrollers 300 ähnlich ist. Insbesondere werden die Modellparameter b1'' und b2'', der Störungsschätzwert c1'' und die Störungskompensationswertverstärkung d1'' für die Verdichtungsverhältnisregelung sequenziell mit einem Algorithmus identifiziert, in dem in den in 47 gezeigten Gleichungen (34) bis (39) b1, b2, c1 und d1 jeweils durch b1'', b2'', c1'' und d1'' ersetzt, und Cain durch Cr, Rcyc_cin durch Rcyc_cr und Rsld durch Rsld'', und ferner die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt sind.
Ferner wird in dem SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 323 die SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Algorithmus berechnet, der dem Algorithmus für den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 303 des Nockenphasencontrollers 300 ähnlich ist. Insbesondere wird die SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (42) bis (48) in 48 die Parameter, die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt.
Ferner wird in dem DSM-Regler 325 die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr auf der Basis der SLD-Regeleingabe Rsld'' für die Verdichtungsverhältnisregelung, wie oben berechnet, mit einem Regelungsalgorithmus berechnet, der dem Regelungsalgorithmus für den DSM-Regler 305 des Nockenphasencontrollers 300 ähnlich ist. Insbesondere wird die Verdichtungsverhältnisregeleingabe Ucr mit einem Algorithmus berechnet, in dem in den Gleichungen (49) bis (54) in 49 die Parameter, die Koeffizienten und dgl. durch die jeweiligen entsprechenden Werte für die Verdichtungsverhältnisregelung ersetzt.
Gemäß dem Regelungssystem 1B der vorliegenden Ausführung, das wie oben konfiguriert ist, werden ähnlich den Regelungssystemen 1 und 1A der ersten und zweiten Ausführungen, die drei Regeleingaben Ucain, Uliftin und Ucr gemäß den drei Störungskompensationswerten Rcyc_cin, Rcyc_lin bzw. Rcycl_cr berechnet. Daher ist es durch vorwärtskoppelndes Steuern/Regeln der Nockenphase Cain, des Ventilhubs Liftin und des Verdichtungsverhältnisses Cr mittels der Regeleingabe Ucain, Uliftin und Ucr, die wie oben jeweils berechnet sind, möglich, den Einfluss einer periodischen Störung auf die Nockenphase Cain, den Ventilhub Liftin und das Verdichtungsverhältnis Cr zu kompensieren und zu unterdrücken. Im Ergebnis ist es in der Nockenphasenregelung, der Ventilhubregelung und der Verdichtungsverhältnisregelung möglich, die gleichen vorteilhaften Effekte zu erhalten, wie sie durch das oben beschriebene Regelungssystem erzielt werden.
Ferner werden in dem Nockenphasencontroller 300 des Regelungssystems 1B die Modellparameter b1 und b2, der Störungsschätzwert c1 und die Störungskompensationswertverstärkung d1 sequenziell identifiziert, und die SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung wird durch den SLD-Regler mit zwei Freiheitsgraden 303 gemäß den wie oben identifizierten Werten b1, b2, c1 und d1 und dem Störungskompensationswert Rcyc_cin für die Nockenphasenregelung berechnet. Dann wird die Phasenregeleingabe Ucain auf der Basis der SLD-Regeleingabe Rsld für die Nockenphasenregelung berechnet. Selbst wenn sich daher die Amplitude der periodischen Störung aufgrund der Alterung des variablen Nockenphasenmechanismus und einer Variation zwischen einzelnen Mechanismen 70 ändert, macht es die Phasenregeleingabe Ucain möglich, zu veranlassen, dass die Nockenphase Cain rasch und genau auf die Sollnockenphase Cain_cmd konvergiert, während die Amplitudenänderung der periodischen Störung geeignet kompensiert wird. D.h. der Nockenphasencontroller 300 ist in der Lage, den Einfluss der periodischen Störung auf die Nockenphase Cain rascher zu kompensieren und zu unterdrücken als der Nockenphasencontroller 200 gemäß der zweiten Ausführung. Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Stabilität und die Genauigkeit der Nockenphasenregelung im Vergleich zu dem Nockenphasencontroller 200 gemäß der zweiten Ausführung zu verbessern.
Darüber hinaus machen es der Ventilhubcontroller 310 und der Verdichtungsverhältniscontroller 320 möglich, die gleichen vorteilhaften Effekte zu erreichen, wie sie durch den Nockenphasencontroller 300 erzielt werden, wodurch es möglich wird, die Stabilität und die Genauigkeit der Ventilhubregelung und der Verdichtungsverhältnisregelung, im Vergleich zum Ventilhubcontroller 210 und dem Verdichtungsverhältniscontroller 220 gemäß der zweiten Ausführung, zu verbessern.
Obwohl der Nockenphasencontroller 300 gemäß der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert ist, dass ein Teil der Modellparameter (b1, b2), des Störungsschätzwerts c1 und der Störungskompensationswertverstärkung d1 durch den Teilparameteridentifizierer 307 identifiziert werden, schränkt dies nicht ein, sondern es kann ein Parameteridentifizierer zum Identifizieren aller Modellparameter a1, a2, b1 und b2, des Störungsschätzwerts c1 und der Störungskompensationswertverstärkung d1 anstelle des Teilparameteridentifizierers 307 verwendet werden, oder es kann ein Identifizierer zum Identifizieren nur der Störungskompensationswertverstärkung d1 anstelle des Teilparameteridentifizierers verwendet werden.
Obwohl ferner in dem Teilparameteridentifizierer 307 der Identifikationsalgorithmus der Festverstärkungsmethode verwendet wird, kann auch ein anderer Identifikationsalgorithmus als dieser verwendet werden. Z.B. kann eine variable Verstärkungsmethode, eine δ-Korrekturmethode oder eine σ-Korrekturmethode, deren jede ein verbesserter Algorithmus der Festverstärkungsmethode ist, ein Identifizierungsalgorithmus, in dem ein Modellparameterplaner und die δ-Korrekturmethode kombiniert sind, verwendet werden. Ferner braucht es nicht gesagt zu werden, dass auch in den Controllern 310 und 320 die Teilparameteridentifizierer 317 und 327 wie oben konfiguriert sein können.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungen das Regelungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Regelung eines Systems angewendet wird, das den variablen Nockenphasenmechanismus 70, den variablen Ventilhubmechanismus 50 und den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus 80 als geregelte Objekte (Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils) angewendet wird, so schränkt dies nicht ein, sondern es versteht sich, dass das Regelungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf die Regelung von Antriebsmechanismen bewegender Teile für verschiedene Arten von Industriemaschinen angewendet werden kann, auf die periodische Störung wirkt.
Obwohl ferner in den obigen Ausführungen der variable Nockenphasenmechanismus 70 so konfiguriert ist, dass er die Phase Cain der Einlassnockenwelle 5 in Bezug auf die Kurbelwelle 3d ändert, schränkt dies nicht ein, sondern der variable Nockenphasenmechanismus kann konfiguriert sein, um die Phase der Auslassnockenwelle 8 in Bezug auf die Kurbelwelle 3 zu ändern. Ferner kann er konfiguriert sein, um die Phasen sowohl der Einlassnockenwelle 5 auch als der Auslassnockenwelle 8 in Bezug auf die Kurbelwelle 3d zu verändern. Wenn der variable Nockenphasenmechanismus so konfiguriert ist, dass er mit den oben beschriebenen Regelungsalgorithmen gesteuert/geregelt wird, ist es nicht nur möglich, die oben beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen, sondern auch den Einfluss der periodischen Störung auf ein Auslassventilsystem rasch zu kompensieren und zu unterdrücken. Dies macht es möglich, eine Minderung der internen AGR-Menge aufgrund des Einflusses der periodischen Störung zu vermeiden, um hierdurch einen Verbrennungszustand zu gewährleisten.
Obwohl ferner in den oben beschriebenen Ausführungen der variable Ventilhubmechanismus 50 konfiguriert ist, um den Hub Liftin der Einlassventile 4 zu verändern, so schränkt dies nicht ein, sondern der variable Ventilhubmechanismus kann konfiguriert sein; um den Hub der Auslassventile 7 zu verändern. Ferner kann er konfiguriert sein, um die Hübe sowohl der Einlassventile 4 als auch der Auslassventile 7 zu verändern. Wenn der variable Ventilhubmechanismus so konfiguriert ist, dass er mit den oben erwähnten Regelungsalgorithmen gesteuert/geregelt wird, ist es möglich, nicht nur die oben beschriebenen vorteilhaften Effekte zu erreichen, sondern auch den Einfluss der periodischen Störung auf das Auslassventilsystem rasch zu kompensieren und zu unterdrücken. Dies macht es möglich, eine Änderung der internen AGR-Menge aufgrund des Einflusses der periodischen Störung zu vermeiden, um hierdurch einen stabilen Verbrennungszustand zu gewährleisten.
Es versteht sich für den Fachmann ferner, dass das Vorstehende eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von deren Umfang abzuweichen.
Ein Regelungssystem, das in der Lage ist, den Einfluss einer periodischen Störung auf ein geregeltes Objekt rascher zu kompensieren und zu unterdrücken, selbst wenn das geregelte Objekt der periodischen Störung unterzogen wird, deren Amplitude sich periodisch ändert, um hierdurch die Stabilität und die Genaugikeit der Regelung zu verbessern. Das Regelungssystem enthält eine ECU. Die ECU berechnet Störungskompensationswerte zum Kompensieren einer periodischen Störung durch Absuchen von Kennfeldern und Tabellen in der Zeitgebung der Erzeugung jedes Impulses eines CRK-Signals. Die ECU berechnet Regeleingaben zu vorbestimmten Regelungsperioden mit vorbestimmten Regelungsalgorithmen gemäß den Störungskompensationswerten, die jeweils mit der Regelperiode eingelesen werden.

Claims

Regelungssystem zum Regeln einer Ausgabe eines geregelten Objekts, auf das eine periodische Störung einwirkt, deren Amplitude sich periodisch ändert, durch eine Regeleingabe, gekennzeichnet durch ein Störungskompensationswert-Speichermittel zum Speichern einer Mehrzahl von Störungskompensationswerten zur Kompensation der periodischen Störung, wobei die Störungskompensationswerte vorab in Zeitserien gemäß einem Ergebnis der Vorhersage einer Amplitudenänderung der periodischen Störung gesetzt worden sind; ein Störungskompensationswert-Wählmittel, um in einer Wählzeitgebung mit einer Wiederholperiode, die 1/n einer Wiederholperiode des Auftretens der periodischen Störung entspricht, wobei n eine ganze Zahl von nicht kleiner als 2 ist, einen der Wählzeitgebung entsprechenden Störungskompensationswert aus den gespeicherten Störungskompensationswerten zu wählen; und ein Regeleingabeberechnungsmittel zum Berechnen der Regeleingabe mit einem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem gewählten Störungskompensationswert.
Regelungssystem nach Anspruch 1, umfassend ein Störungsschätzwertberechnungmittel zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern im geregelten Objekt mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert.
Regelungssystem nach Anspruch 1, umfassend ein Modellparameteridentifiziermittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus; worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe mit einem vorbestimmten Algorithmus, der den vorbestimmten Regelungsalgorithmus enthält, auf der Basis des Modells gemäß den identifizierten Modellparametern und dem gewählten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 1, umfassend ein Amplitudenkorrekturwertberechnungsmittel zum Berechnen eines Amplitudenkorrekturwerts zum Korrigieren einer Amplitude des Störungskompensationswerts mit einem vorbestimmten Algorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Amplitudenkorrekturwert, dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Ausgabe des geregelten Objekts definiert; wobei das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem berechneten Amplitudenkorrekturwert und dem gewählten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner ein Sollwertsetzmittel zum Setzen eines Sollwerts der Ausgabe des geregelten Objekts umfasst, und worin der vorbestimmte Regelungsalgorithmus einen reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass die Ausgabe des geregelten Objekts auf den Sollwert konvergiert.
Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner ein Sollwertsetzmittel zum Setzen eines Sollwerts der Ausgabe des geregelten Objekts umfasst, und worin der vorbestimmte Regelungsalgorithmus einen Regelungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden enthält, um zu bewirken, dass die Ausgabe des geregelten Objekts auf den Sollwert konvergiert.
Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das geregelte Objekt einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Ändern einer Nockenphase enthält, wobei die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle einer Brennkraftmaschine in Bezug auf eine Kurbelwelle definiert ist, und worin die Ausgabe des geregelten Objekts die durch den variablen Nockenphasenmechanismus geänderte Nockenphase ist, und worin die Regeleingabe in den variablen Nockenphasenmechanismus eingegeben wird.
Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das geregelte Objekt einen variablen Ventilhubmechanismus zum Verändern eines Ventilhubs enthält, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen einer Brennkraftmaschine definiert ist, und worin die Ausgabe des geregelten Objekts ein durch den variablen Ventilhubmechanismus geänderter Ventilhub ist, und worin die Regeleingabe in den variablen Ventilhubmechanismus eingegeben wird.
Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das geregelte Objekt einen variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine enthält, worin die Ausgabe des geregelten Objekts ein durch den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus geändertes Verdichtungsverhältnis ist, und worin die Regeleingabe in den variablen Verdichtungsverhältnismechanismus eingegeben wird.
Regelungssystem nach Anspruch 1 für einen Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils, der eine Betriebszeitgebung oder einen Betriebsbetrag eines bewegenden Teils einer Brennkraftmaschine verändert, und auf den die periodische Störung einwirkt, deren Amplitude sich einhergehend mit der Drehung einer Kurbelwelle der Maschine periodisch ändert, wobei die Störungskompensationswerte vorab gemäß einem Vorhersageergebnis einer Amplitudenänderung der durch die Drehung der Kurbelwelle hervorgerufenen periodischen Störung gesetzt worden sind; wobei das Störungskompensationswert-Wählmittel in einer Wählzeitgebung entsprechend jeder Drehung der Kurbelwelle der Maschine um einen vorbestimmten Winkel den Störungskompensationswert entsprechend der Wählzeitgebung aus den gespeicherten Störungskompensationswerten wählt; und worin das Regeleingabeberechnungsmittel eine Regeleingabe zur Regelung des Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus gemäß dem gewählten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 10, worin der Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Ändern einer Nockenphase als der Betriebszeitgebung des bewegenden Teils enthält, wobei die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle der Maschine in Bezug auf die Kurbelwelle definiert ist.
Regelungssystem nach Anspruch 11, worin das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter wählt.
Regelungssystem nach Anspruch 11, worin die Maschine einen variablen Ventilhubmechanismus zum Verändern eines Ventilhubs enthält, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen der Maschine definiert ist, und worin die Störungskompensationswerte ferner gemäß Vorhersageergebnissen der Amplitudenänderung und/oder einer Verhaltensänderung der periodischen Störung, die durch eine Ventilhubänderung durch den variablen Ventilhubmechanismus verursacht wird, gesetzt sind, und worin das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter wählt.
Regelungssystem nach Anspruch 11, worin das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einer Drehzahl der Maschine korrigiert und die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 11, worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe unabhängig vom Störungskompensationswert berechnet, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Regelungssystem nach Anspruch 11, das ferner ein Sollnockenphasensetzmittel zum Setzen einer Sollnockenphase als Sollwert der Nockenphase umfasst, und worin der vorbestimmte Regelungsalgorithmus einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass die Nockenphase auf die Sollnockenphase konvergiert.
Regelungssystem nach Anspruch 11, das ferner ein Störungsschätzwertberechnungmittel zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern in dem variablen Nockenphasenmechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und der Nockenphase definiert, umfasst, und worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe ferner gemäß dem berechneten Störungsschätzwert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 11, das ferner ein Modellparameteridentifiziermittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und der Nockenphase definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus umfasst, und worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der einen auf der Basis des Modells gebildeten vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 10, worin der Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils einen variablen Ventilhubmechanismus zum Verändern eines Ventilhubs als den Betriebsbetrag des bewegenden Teils enthält, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen der Maschine definiert ist.
Regelungssystem nach Anspruch 19, worin das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter wählt.
Regelungssystem nach Anspruch 19, worin die Maschine einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Verändern einer Nockenphase enthält, worin die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle der Maschine in Bezug auf die Kurbelwelle definiert ist; und worin das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter wählt.
Regelungssystem nach Anspruch 19, worin das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einer Drehzahl der Maschine korrigiert und die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 19, worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe unabhängig vom Störungskompensationswert berechnet, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Regelungssystem nach Anspruch 19, das ferner ein Sollventilhubsetzmittel zum Setzen eines Sollventilhubs als Sollwert des Ventilhubs umfasst, und worin der vorbestimmte Regelungsalgorithmus einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass der Ventilhub auf den Sollventilhub konvergiert.
Regelungssystem nach Anspruch 19, das ferner ein Störungsschätzwertberechnungmittel enthält zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern in dem variablen Ventilhubmechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und dem Ventilhub definiert, und worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe ferner gemäß dem berechneten Störungsschätzwert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 19, das ferner ein Modellparameteridentifiziermittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und dem Ventilhub definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus umfasst, und worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der einen auf der Basis des Modells gebildeten vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 10, worin der Antriebsmechanismus eines bewegenden Teils einen variablen Verdichtungsverhältnismechanismus zum Verändern eines Verdichtungsverhältnisses der Maschine durch Ändern eines Hubs von Kolben der Maschine als den Betriebsbetrag des bewegenden Teils enthält.
Regelungssystem nach Anspruch 27, worin das Störungskompensationswert-Wählmittel den Störungskompensationswert ferner gemäß einem das Verdichtungsverhältnis anzeigenden Verdichtungsverhältnisparameters wählt.
Regelungssystem nach Anspruch 27, worin das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einer Drehzahl der Maschine korrigiert und die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 27, worin das Regeleingabeberechnungsmittel den Störungskompensationswert gemäß einem die Belastung der Maschine anzeigenden Lastparameter korrigiert und die Regeleingabe gemäß dem korrigierten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 30, worin die Maschine einen variablen Nockenphasenmechanismus zum Verändern einer Nockenphase enthält, wobei die Nockenphase als eine Phase einer Einlassnockenwelle und/oder eine Phase einer Auslassnockenwelle der Maschine in Bezug auf die Kurbelwelle definiert ist, und worin der Lastparameter einen die Nockenphase anzeigenden Nockenphasenparameter enthält.
Regelungssystem nach Anspruch 30, worin die Maschine einen variablen Ventilhubmechanismus zum Ändern eines Ventilhubs enthält, wobei der Ventilhub als ein Hub von Einlassventilen und/oder ein Hub von Auslassventilen der Maschine definiert ist, und worin der Lastparameter einen den Ventilhub anzeigenden Ventilhubparameter enthält.
Regelungssystem nach Anspruch 29, worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe unabhängig vom Störungskompensationswert berechnet, wenn die Drehzahl der Maschine nicht niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Regelungssystem nach Anspruch 27, das ferner ein Sollverdichtungsverhältnissetzmittel zum Setzen eines Sollverdichtungsverhältnisses als Sollwert des Verdichtungsverhältnisses umfasst, und worin der vorbestimmte Regelungsalgorithmus einen vorbestimmten reaktionsspezifizierenden Regelungsalgorithmus enthält, um zu bewirken, dass das Verdichtungsverhältnis auf das Sollverdichtungsverhältnis konvergiert.
Regelungssystem nach Anspruch 27, das ferner ein Störungsschätzwertberechnungmittel zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Kompensieren einer Störung und von Modellfehlern in dem variablen Verdichtungsverhältnismechanismus mit einem vorbestimmten Schätzalgorithmus auf der Basis eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungsschätzwert, der Regeleingabe und dem Verdichtungsverhältnis definiert, umfasst, und worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe ferner gemäß dem berechneten Störungskompensationswert berechnet.
Regelungssystem nach Anspruch 27, das ferner ein Modellparameteridentifiziermittel zum Identifizieren von Modellparametern eines Modells, das Beziehungen zwischen dem Störungskompensationswert, der Regeleingabe und dem Verdichtungsverhältnis definiert, mit einem vorbestimmten Identifikationsalgorithmus umfasst, und worin das Regeleingabeberechnungsmittel die Regeleingabe mit dem vorbestimmten Regelungsalgorithmus, der den auf dem Modell beruhenden vorbestimmten Algorithmus enthält, gemäß den identifizierten Modellparametern berechnet.