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DE112013007145T5 - Steuervorrichtung für mit Turbolader ausgerüstetem Verbrennungsmotor - Google Patents

Steuervorrichtung für mit Turbolader ausgerüstetem Verbrennungsmotor Download PDF

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DE112013007145T5
DE112013007145T5 DE112013007145.2T DE112013007145T DE112013007145T5 DE 112013007145 T5 DE112013007145 T5 DE 112013007145T5 DE 112013007145 T DE112013007145 T DE 112013007145T DE 112013007145 T5 DE112013007145 T5 DE 112013007145T5
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air
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Satoru Tanaka
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Abstract

Eine erste Soll-Luftmenge, mit der ein gefordertes Drehmoment durch eine Betätigung eines in Bezug auf eine Ansaugeigenschaft variablen Stellglieds erreicht werden kann, wird unter Verwendung eines ersten Parameters berechnet. Eine zweite Soll-Luftmenge, mit der das geforderte Drehmoment durch eine Betätigung eines in Bezug auf eine Turboaufladungseigenschaft variablen Stellglieds erreicht werden kann, wird unter Verwendung eines zweiten Parameters berechnet. Ein Wert eines ersten Parameters ändert sich ansprechend auf ein Sinken des geforderten Drehmoments auf oder unter einen ersten Wert in einen Wert, der eine Effizienz einer Umwandlung einer Luftmenge in ein Drehmoment verringert. Ferner beginnt sich ein Wert des zweiten Parameters ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf oder unten einen zweiten Bezugswert sinkt, der größer ist als der erste Bezugswert, in einer Richtung zu ändern, in der die Umwandlungseffizienz verringert wird, und ändert sich allmählich in einer Richtung, in der die Umwandlungseffizienz sinkt, gemäß dem weiteren Sinken des geforderten Drehmoments vom zweiten Bezugswert auf den ersten Bezugswert. Die Soll-Luftzahl wird in einem Zeitraum, in dem das geforderte Drehmoment größer ist als der erste Bezugswert auf eine erste Luftzahl eingestellt und wird ansprechend auf ein Sinken des geforderten Drehmoments auf den ersten Bezugswert oder darunter auf eine zweite Luftzahl umgeschaltet, die magerer ist als die erste Luftzahl.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, die eine integrierte Steuerung einer Luftmenge, einer Kraftstoffzufuhrmenge und eines Zündzeitpunkts eines mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotors durchführt, der so gestaltet ist, dass er eine Luft-Kraftstoff-Gemischzusammensetzung bzw. eine Luftzahl, die für den Betrieb verwendet wird, zwischen mindestens zwei Luftzahlen umschalten kann.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-227399 offenbart eine Technik (im Folgenden als „Stand der Technik” bezeichnet), die eine Umschaltsteuerung eines Verbrennungsmodus in einem Verbrennungsmotor betrifft, der in der Lage ist, den Verbrennungsmodus des Verbrennungsmotors von einem Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung auf einen homogenen Verbrennungsmodus oder vom homogenen Verbrennungsmodus auf den Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung umzuschalten. Vor und nach dem Umschalten des Verbrennungsmodus werden Steuerparameter wie ein Grad einer Drosselöffnung und eine AGR-Menge angepasst, um einen stabilen Verbrennungszustand aufrechtzuerhalten, und wenn sich diese Steuerparameter ändern, kommt es zu einer Drehmomentschwankung. Wenn die Steuerparameter, welche die Ursache einer Drehmomentschwankung sind, vor und nach dem Umschalten des Verbrennungsmodus angepasst werden, wird gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik der Betrag der Drehmomentschwankung durch die Anpassungsbeträge in die Änderungsbeträge von Steuerparametern umgewandelt, die nicht mit der Anpassung in Beziehung stehen, und die Steuerparameter werden durch die Änderungsbeträge geändert.
  • Nun ist in der Technik ein Verbrennungsmotor bekannt, der in der Lage ist, eine Steuerung zum Umschalten einer Luftzahl durchzuführen, beispielsweise zum Umschalten von einem Betrieb mit einer theoretischen Luftzahl auf einen Betrieb mit einer Luftzahl, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die theoretische Luftzahl, oder zum Umschalten in der entgegengesetzten Richtung. Der oben beschriebene Stand der Technik offenbart auch, dass die oben beschriebene Technik zu einer Zeit angewendet werden kann, wenn in einem derartigen Magerverbrennungsmotor zwischen einem Magerbetrieb und einem stöchiometrischen/Fettbetrieb umgeschaltet wird.
  • Wenn die oben beschriebene einschlägig verwandte Technik jedoch auf einen Magerverbrennungsmotor angewendet wird, der mit einem Turbolader ausgerüstet ist, kann eine Drehmomentschwankung während des Umschaltens einer Luftzahl jedoch nicht immer unterdrückt werden. Das heißt, wenn die Luftzahl während der Verlangsamung des Motors, der mit einem Turbolader ausgerüstet ist, beispielsweise von einer theoretischen Luftzahl auf eine Luftzahl umgeschaltet wird, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die theoretische Luftzahl, wird die Luftzahl, die angestrebt werden soll, von einem Betrag, welcher der theoretischen Luftzahl entspricht, auf einen Betrag umgeschaltet, der einer mageren Luftzahl entspricht. Auch wenn die Luftmenge, die angestrebt werden soll, umgeschaltet wird, folgt die tatsächliche Luftmenge jedoch nicht sofort der angezielten Luftmenge. Der Grund dafür ist, dass zusätzlich zu einer Ansprechverzögerung einer Drossel oder dergleichen, bei der es sich um eines der Stellglieder handelt, welche die Luftmenge regulieren, ein verzögertes Ansprechen aufgrund eines Turbolochs in dem mit einem Lader ausgestatteten Motor stattfindet. Da in einem Zeitraum, in dem die tatsächliche Luftmenge kleiner ist als die Soll-Luftmenge, das tatsächliche Drehmoment größer ist als ein gefordertes Drehmoment, wird das geforderte Drehmoment durch eine Verzögerungssteuerung des Zündzeitpunkts verwirklicht, und der Unterschied in einem Drehmomentbetrag wird eliminiert. Wenn der Zeitraum bis zur Verwirklichung der Soll-Luftmenge jedoch wegen des Einflusses des oben beschriebenen Turbolochs lang wird, wird die Verzögerungssteuerung des Zündzeitpunkts durch eine Begrenzung, wie eine Obergrenze für die Temperatur des Abgassystems, beschränkt, und als Folge davon wird ein Drehmomentunterschied bewirkt.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentdokumente
  • Patentdokument 1:
    • Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-227399
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme gemacht, und ein Problem der vorliegenden Erfindung besteht in einem mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor, der so gestaltet ist, dass er eine Luftzahl, die einem Betrieb zugrunde liegt, zwischen mindestens zwei Luftzahlen umschalten kann, um die Luftzahl mit guter Ansprechbarkeit umzuschalten, während das Drehmoment gemäß der Forderung des Fahrers weich geändert wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf die Gestaltung einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor angewendet werden. Im Folgenden wird ein allgemeiner Überblick über eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. Aus dem Inhalt der nachstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung wird sich jedoch ergeben, dass die Erfindung auf die Abläufe eines Steuerverfahrens für einen Verbrennungsmotor angewendet werden kann und auch auf einen Algorithmus oder ein Programm angewendet werden kann, der bzw. das mit einer Steuervorrichtung ausgeführt wird.
  • Eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat als Steuerungsobjekt einen Verbrennungsmotor, der drei Arten von Stellgliedern aufweist, und ist in der Lage, zwischen einem Betrieb mit einer ersten Luftzahl oder einem Betrieb mit einer zweiten Luftzahl, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die erste Luftzahl, zu wählen. Die drei Arten von Stellgliedern beziehen sich auf ein erstes Stellglied, das eine Luftmenge ändert, ein zweites Stellglied, das Kraftstoff in einen Zylinder liefert und ein drittes Stellglied, das ein Mischgas in dem Zylinder entzündet. Das erste Stellglied beinhaltet in Bezug auf Ansaugeigenschaften variable Stellglieder, die eine Eigenschaft in Bezug auf das Ansaugen von Luft, die in einen Zylinder gesaugt wird, in einer Ansaugleitung auf einer Seite stromabwärts vom Lader ändern, und in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variable Stellglieder, die eine Turboaufladungseigenschaft des Laders ändern. Genauer beinhalten die in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieder eine Drossel und einen variablen Ventilsteuermechanismus, der eine Ventilsteuerzeit eines Ansaugventils ändert, und die in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variablen Stellglieder beinhalten eine variable Düse oder ein Wastegate-Ventil. Das zweite Stellglied ist konkreter ein Injektor, der Kraftstoff einspritzt, und beinhaltet einen Rohr- bzw. Port-Injektor, der Kraftstoff in ein Saugrohr einspritzt, und einen Zylinderinjektor, der Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt. Das dritte Stellglied ist konkreter eine Einspritzvorrichtung. Die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung führt eine integrierte Steuerung einer Luftmenge, einer Kraftstoffzufuhrmenge und eines Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors mittels koordinierter Betätigungen dieser drei Arten von Stellgliedern durch.
  • Die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Computer ausgeführt sein. Genauer kann die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Computer bestehen, der ausgestattet ist mit einem Speicher, in dem ein Programm gespeichert ist, das eine Verarbeitung zur Verwirklichung verschiedener Funktionen beschreibt, und mit einem Prozessor, der das Programm aus dem Speicher ausliest und das Programm ausführt. Funktionen, mit denen die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, beinhalten als Funktionen zur Bestimmung einer Soll-Luftmenge und einer Soll-Luftzahl, die in koordinierten Betätigungen der oben beschriebenen drei Arten von Stellgliedern verwendet werden sollen, eine Funktion zum Empfangen einer Drehmomentforderung, eine Funktion zum Umschalten einer Soll-Luftzahl, eine Funktion zum Berechnen einer Soll-Luftmenge und eine Funktion zum Ändern eines Parameterwerts.
  • Gemäß der Funktion zum Empfangen einer Drehmomentforderung wird eine Drehmomentforderung in Bezug auf den Verbrennungsmotor empfangen. Die Drehmomentforderung bzw. das geforderte Drehmoment wird auf Basis eines Signals berechnet, das auf den Öffnungsgrad eines Gaspedals anspricht, welches vom Fahrer betätigt wird.
  • In einem Fall, wo der Fahrer eine Verlangsamungsforderung in Bezug auf den Verbrennungsmotor ausgibt, wird eine Drehmomentforderung erhalten, die gemäß der Geschwindigkeit sinkt, mit welcher der Fahrer das Gaspedal freigibt. In einem Fall, wo der Fahrer eine Beschleunigungsforderung in Bezug auf den Verbrennungsmotor ausgibt, wird eine Drehmomentforderung erhalten, die gemäß der Geschwindigkeit steigt, mit welcher der Fahrer das Gaspedal niederdrückt.
  • Gemäß der Funktion zum Berechnen der Soll-Luftmenge wird eine Soll-Luftmenge, mit der das geforderte Drehmoment erreicht werden kann, aus dem geforderten Drehmoment rückwärts berechnet. Bei der Berechnung der Soll-Luftmenge wird ein Parameter verwendet, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment angibt. Genauer wird ein erster Parameter bei der Berechnung einer ersten Soll-Luftmenge verwendet und ein zweiter Parameter wird bei der Berechnung einer zweiten Soll-Luftmenge verwendet. Werte dieser Parameter sind variabel und werden durch eine Parameterwertänderungsfunktion geändert. Gemäß der Parameterwertänderungsfunktion wird der Wert des ersten Parameters in einen Wert geändert, der eine Umwandlungseffizienz ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf einen ersten Bezugswert oder darunter sinkt, verringert. Ferner wird gemäß der Parameterwertänderungsfunktion ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf einen zweiten Bezugswert, der größer ist als der erste Bezugswert, oder darunter sinkt, damit begonnen, einen Wert des zweiten Parameters in einer Richtung zu ändern, in der die Umwandlungseffizienz verringert wird. Anschließen wird in Übereinstimmung damit, dass das geforderte Drehmoment weiter vom zweiten Bezugswert auf den ersten Bezugswert abnimmt, der Wert des zweiten Parameters allmählich in die Richtung geändert, in der die Umwandlungseffizienz verringert wird. Falls der Wert des geforderten Drehmoments gleich ist, wird die Soll-Luftmenge kleiner, wenn die vom Wert des Parameters angezeigte Umwandlungseffizienz höher ist, und wenn die vom Wert des Parameters angezeigte Umwandlungseffizienz niedriger ist, wird die Soll-Luftmenge größer. Der erste Bezugswert und der zweite Bezugswert für das Drehmoment können feste Werte sein, werden aber vorzugsweise auf angemessene Weise gemäß der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors und anderen Bedingungen geändert.
  • Wenn ein gefordertes erstes Drehmoment und ein gefordertes zweites Drehmoment, das durch Eliminieren einer Impulskomponente in einer Drehmomentsenkungsrichtung vom geforderten ersten Drehmoment erhalten wird, von der Funktion zum Empfangen der Drehmomentforderung empfangen werden, berechnet die Funktion zum Berechnen der Soll-Luftmenge die erste Soll-Luftmenge vorzugsweise unter Verwendung des geforderten ersten Drehmoments und berechnet die zweite Soll-Luftmenge unter Verwendung des geforderten zweiten Drehmoments.
  • Gemäß einer Funktion zum Umschalten der Soll-Luftzahl wird in einem Übergangszeitraum, in dem das geforderte Drehmoment sinkt, nach einer Änderung des ersten Parameters in den Wert, der die Umwandlungseffizienz verringert, ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf den ersten Bezugswert oder darunter gesenkt wird, die Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die erste Luftzahl. Eine konkrete Steuerzeit zum Umschalten der Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl ist vorzugsweise ein Zeitpunkt, zu dem ein Unterschied zwischen der ersten Soll-Luftmenge und einer vorausberechneten bzw. geschätzten Luftmenge auf einen Schwellenwert oder darunter sinkt. Ferner kann die Soll-Luftzahl zu einem Zeitpunkt, zu dem eine festgelegte Zeit nach Änderung eines Werts des ersten Parameters abgelaufen ist, von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet werden.
  • Als ein Beispiel für die Parameter zur Verwendung bei der Berechnung der ersten Soll-Luftmenge und der zweiten Soll-Luftmenge können Parameter genannt werden, die der Soll-Luftzahl entsprechen. Da das Drehmoment, das mit der gleichen Luftmenge auftritt, niedriger wird, wenn die Luftzahl ein magereres Gemisch beinhaltet als die theoretische Luftzahl, entspricht der Parameter, welcher der Luftzahl entspricht, einem Parameter, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment angibt. Wenn der Parameter, welcher der Luftzahl entspricht, bei der Berechnung der ersten Soll-Luftmenge verwendet wird, wird ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf den ersten Bezugswert oder darunter sinkt, der Wert des ersten Parameters von dem Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, auf den Wert umgeschaltet, welcher der zweiten Luftzahl entspricht. Das heißt, wenn das geforderte Drehmoment auf den ersten Bezugswert oder darunter sinkt, wird die Luftzahl, die bei der Berechnung der ersten Soll-Luftmenge verwendet wird, von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet, bevor die Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet wird. Wenn ferner der Parameter, welcher der Luftzahl entspricht, bei der Berechnung der zweiten Soll-Luftmenge verwendet wird, wird ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf den zweiten Bezugswert oder darunter sinkt, der Wert des zweiten Parameters allmählich von dem Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, auf den Wert umgeschaltet, welcher der zweiten Luftzahl entspricht. Das heißt, wenn das geforderte Drehmoment auf den zweiten Bezugswert oder darunter sinkt, wird die Luftzahl, die bei der Berechnung der zweiten Soll-Luftmenge verwendet wird, allmählich von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet, bevor der erste Parameter von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet wird.
  • Die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzieht die drei Arten von Stellgliedern koordinierten Betätigungen auf Basis der ersten Soll-Luftmenge, der zweiten Soll-Luftmenge und der Soll-Luftzahl, die anhand der oben beschriebenen Verarbeitung bestimmt werden. Funktionen, mit denen die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, beinhalten eine Funktion zum Steuern eines ersten Stellglieds, eine Funktion zum Steuern eines zweiten Stellglieds und eine Funktion zum Steuern eines dritten Stellglieds als Funktionen zur Durchführung koordinierter Betätigungen auf Basis der Soll-Luftmenge und der Soll-Luftzahl.
  • Gemäß der Funktion zum Steuern des ersten Stellglieds wird ein Betätigungsumfang des in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieds auf Basis der ersten Soll-Luftmenge bestimmt, und ein Betätigungsumfang des in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variablen Stellglieds wird auf Basis der zweiten Soll-Luftmenge bestimmt. Anschließend werden Betätigungen des in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieds und des in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variablen Stellglieds gemäß den bestimmten Betätigungsumfängen durchgeführt. Die tatsächliche Luftmenge ändert sich, um der Soll-Luftmenge gemäß den Betätigungen dieser Stellglieder zu folgen. Gemäß der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Senkung der Soll-Luftmenge in einem Zeitraum bis das geforderte Drehmoment sinkt und der Betriebsmodus umgeschaltet wird beschränkt, und eine Senkung des Turboaufladungsdrucks unmittelbar vor dem Umschalten des Betriebsmodus wird beschränkt. Somit folgt die tatsächliche Luftmenge unmittelbar nach dem Umschalten der Soll-Luftzahl der Soll-Luftmenge innerhalb kurzer Zeit.
  • Gemäß der Funktion zum Steuern des zweiten Stellglieds wird eine Kraftstoffzufuhrmenge auf Basis der Soll-Luftzahl bestimmt. Dann wird eine Betätigung des zweiten Stellglieds gemäß der so bestimmten Kraftstoffzufuhrmenge durchgeführt.
  • Gemäß der Funktion zum Steuern des dritten Stellglieds wird ein Zündzeitpunkt, mit dem das geforderte Drehmoment zu erreichen ist, auf Basis eines Drehmoments, das auf Basis des Betätigungsumfangs des ersten Stellglieds und der Soll-Luftzahl geschätzt wird, und des geforderten Drehmoments bestimmt. Dann wird eine Betätigung des dritten Stellglieds gemäß dem so bestimmten Zündzeitpunkt durchgeführt. Die tatsächliche Luftmenge kann auf Basis des Betätigungsumfangs des ersten Stellglieds geschätzt werden, und das Drehmoment kann auf Basis der geschätzten Luftmenge und der Soll-Luftzahl geschätzt werden. Die Betätigung des dritten Stellglieds wird durch Korrigieren eines zu hohen Betrags des geschätzten Drehmoments in Bezug auf das geforderte Drehmoment mittels des Zündzeitpunkts durchgeführt. Gemäß der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung folgt die tatsächliche Luftmenge unmittelbar nach dem Umschalten der Soll-Luftzahl der Soll-Luftmenge mit hoher Geschwindigkeit, und daher kann der Zeitraum, in dem der Überschuss des geschätzten Drehmoments in Bezug auf das geforderte Drehmoment gemäß dem Zündzeitpunkt korrigiert wird, verkürzt werden.
  • Die genannten Funktionen, die in der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind, sind Funktionen, die bevorzugt sind, um die Luftzahl mit guter Ansprechbarkeit umzuschalten, während ein Drehmoment während einer Verlangsamung weich geändert wird. Um die Luftzahl mit guter Ansprechbarkeit umzuschalten und gleichzeitig ein Drehmoment während einer Verlangsamung weich zu ändern, ist es bevorzugt, ferner die folgenden Funktionen einzubeziehen.
  • Gemäß dem bevorzugten Modus beinhalten die Funktion zum Umschalten der Soll-Luftzahl und die Parameterwertänderungsfunktion jeweils zusätzliche Funktionen. Gemäß der zusätzlichen Funktion, die in der Parameterwertänderungsfunktion enthalten ist, wird in einem Übergangszeitraum, in dem das geforderte Drehmoment steigt, der Wert des ersten Parameters in einen Wert geändert, der die Umwandlungseffizienz ansprechend auf eine Erhöhung des geforderten Drehmoments auf den dritten Bezugswert oder darüber erhöht. Gemäß der zusätzlichen Funktion, die in der Funktion zum Umschalten der Soll-Luftzahl enthalten ist, wird ansprechend darauf, dass der Wert des ersten Parameters ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf den dritten Bezugswert oder darüber erhöht wird, in einen Wert geändert wird, der die Umwandlungseffizienz erhöht, die Soll-Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet. Das heißt, wenn das geforderte Drehmoment gemäß der Beschleunigungsforderung durch den Fahrer erhöht wird, wird die Soll-Luftzahl in einem Zeitraum, in dem das geforderte Drehmoment kleiner ist als der dritte Bezugswert, beibehalten, und wenn das geforderte Drehmoment auf den dritten Bezugswert oder höher steigt, wird die Soll-Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet.
  • Gemäß der zusätzlichen Funktion, die in der Parameterwertänderungsfunktion enthalten ist, wird in dem Übergangszeitraum, in dem das geforderte Drehmoment steigt, ansprechend auf eine Erhöhung des geforderten Drehmoments auf den dritten Bezugswert oder darüber ferner damit begonnen, den Wert des zweiten Parameters in der Richtung zu ändern, in der die Umwandlungseffizienz höher wird. Anschließend wird gemäß einem weiteren Ansteigen des geforderten Drehmoments über den dritten Bezugswert hinaus der Wert des zweiten Parameters allmählich in der Richtung geändert, in der die Umwandlungseffizienz erhöht wird.
  • In einem bevorzugten Modus kann als Parameter zur Verwendung bei der Berechnung der Soll-Luftmenge ein Parameter verwendet werden, welcher der Luftzahl entspricht. Wenn der Parameter, welcher der Luftzahl entspricht, bei der Berechnung der Soll-Luftmenge verwendet wird, wird ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment auf den dritten Bezugswert oder höher steigt, der Wert des ersten Parameters von dem Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, auf den Wert umgeschaltet, welcher der ersten Luftzahl entspricht. Das heißt, wenn das geforderte Drehmoment auf den dritten Bezugswert oder höher steigt, wird die Luftzahl, die bei der Berechnung der ersten Soll-Luftmenge verwendet wird, gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Umschalten der Soll-Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl ebenfalls von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet. Ansprechend auf ein Ansteigen des geforderten Drehmoments auf den dritten Bezugswert oder höher wird ferner damit begonnen, den Wert des zweiten Parameters ausgehend von dem Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, zu ändern. Anschließend wird gemäß einem weiteren Ansteigen des geforderten Drehmoments über den dritten Bezugswert hinaus der Wert des zweiten Parameters allmählich von dem Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, in den Wert geändert, welcher der ersten Luftzahl entspricht. Das heißt, wenn das geforderte Drehmoment auf den dritten Bezugswert oder höher angehoben wird, wird die Soll-Luftzahl in einem Schritt von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet, während die Luftzahl zur Verwendung bei der Berechnung der zweiten Soll-Luftmenge allmählich von der zweiten Luftzahl in die erste Luftzahl geändert wird.
  • Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
  • Gemäß der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die oben beschriebenen Funktionen bereitgestellt, wodurch im Übergangszeitraum, in dem die vom Fahrer ausgegebene Drehmomentforderung kleiner wird, die Luftzahl mit guter Ansprechbarkeit umgeschaltet wird, während das Drehmoment gemäß der Forderung des Fahrers weich geändert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockschema, das eine Logik einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Blockschema, das eine Logik zum Umschalten eines Betriebsmodus der Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein Zeitschema, das ein Bild des Ergebnisses einer Steuerung gemäß einem Vergleichsbeispiel während einer Verlangsamung zeigt.
  • 4 ist ein Zeitschema, das ein Bild des Ergebnisses einer Steuerung gemäß dem Vergleichsbeispiel während einer Beschleunigung zeigt.
  • 5 ist ein Zeitschema, das ein Bild eines Ergebnisses einer Steuerung durch die Steuervorrichtung während einer Verlangsamung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein Zeitschema, das ein Bild eines Ergebnisses einer Steuerung durch die Steuervorrichtung während einer Beschleunigung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das Einstellungen von Betriebsbereichen zeigt, die in der Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übernommen werden.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • [Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Ein Verbrennungsmotor (im Folgenden als „Motor” bezeichnet), bei dem es sich um ein Steuerungsobjekt in der vorliegenden Ausführungsform handelt, ist ein fremdgezündeter Viertakt-Kolbenmotor. Ferner ist der Motor ein sogenannter „Turbolader-Magermotor”, der mit einem Turbolader ausgerüstet ist und so aufgebaut ist, dass er in der Lage ist, einen Betriebsmodus auszuwählen aus einem stöchiometrischen Modus (einem ersten Betriebsmodus), in dem ein Betrieb gemäß einer theoretischen Luftzahl durchgeführt wird, und einem Magermodus (einem zweiten Betriebsmodus), in dem ein Betrieb gemäß einer Luftzahl durchgeführt wird, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die theoretische Luftzahl, als Motorbetriebsmodi.
  • Eine ECU (Elektrische Steuereinheit), die in dem Fahrzeug eingebaut ist, steuert den Betrieb des Motors durch Betätigen verschiedener Arten von Stellgliedern, die in dem Motor vorgesehen sind. Die von der ECU betätigten Stellglieder beinhalten eine Drossel und einen variablen Ventilsteuermechanismus (im Folgenden als „VVT” bezeichnet) und ein Wastegate-Ventil (im Folgenden als WGV bezeichnet) als erstes Stellglied, das eine Luftmenge ändert, einen Injektor als zweites Stellglied, das Kraftstoff in einen Zylinder liefert, und eine Zündvorrichtung als drittes Stellglied, das ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder zündet. Die Drossel ist auf einer Seite stromabwärts vom Turbolader in einer Ansaugleitung vorgesehen, der VVT ist in Bezug auf ein Ansaugventil vorgesehen und der Injektor ist an einer Ansaugöffnung vorgesehen. Die Drossel und der VVT sind ein in Bezug auf Ansaugeigenschaften variables Stellglied, das eine Eigenschaft in Bezug auf das Ansaugen von Luft, die in einen Zylinder gesaugt wird, in einer Ansaugleitung auf einer Seite stromabwärts vom Lader ändert, und das WGV ist ein in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variables Stellglied, das eine Turboaufladungseigenschaft des Laders ändert. Die ECU betätigt diese Stellglieder, um den Betrieb des Motors zu steuern. Die Steuerung des Motors durch die ECU beinhaltet das Umschalten des Betriebsmodus von einem stöchiometrischen Modus auf einen Magermodus oder vom Magermodus auf den stöchiometrischen Modus.
  • In 1 ist die Logik der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Blockschema dargestellt. Die ECU beinhaltet eine Motorsteuereinrichtung 100 und einen Antriebsstrang-Manager 200. Die Motorsteuereinrichtung 100 ist eine Steuervorrichtung, die den Motor direkt steuert, und entspricht der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Antriebsstrang-Manager 200 ist eine Steuervorrichtung, die eine integrierte Steuerung des gesamten Antriebssystems durchführt, das den Motor, ein elektronisch gesteuertes automatisches Getriebe und auch Fahrzeugsteuervorrichtungen wie eine VSC und eine TRC beinhaltet. Die Motorsteuereinrichtung 100 ist so gestaltet, dass sie einen Betrieb des Motors auf Basis von Signalen steuert, die vom Antriebsstrang-Manager 200 empfangen werden. Die Motorsteuereinrichtung 100 und der Antriebsstrang-Manager 200 sind jeweils durch Software verwirklicht. Genauer werden die jeweiligen Funktionen der Motorsteuereinrichtung 100 und des Antriebsstrang-Managers 200 in der ECU durch Lesen von Programmen, die in einem Speicher gespeichert sind, und Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors verwirklicht. Man beachte, dass in einem Fall, wo die ECU mit einem mehrkernigen Prozessor ausgestattet ist, die Motorsteuereinrichtung 100 und der Antriebsstrang-Manager 200 jeweils verschiedenen Kernen oder Kerngruppen zugeordnet sein können.
  • In dem Block, der den Antriebsstrang-Manager 200 in 1 zeigt, sind von verschiedenen Funktionen, mit denen der Antriebsstrang-Manager 200 ausgestattet ist, einige der Funktionen, welche die Steuerung des Motors betreffen, durch Blöcke dargestellt. Jedem dieser Blöcke ist eine arithmetische Einheit zugeordnet. Ein Programm, das den einzelnen Blöcken entspricht, wird in der ECU erstellt, und die Funktionen der jeweiligen arithmetischen Einheiten werden in der ECU durch Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors verwirklicht. Man beachte, dass in dem Fall, wo die ECU mit einem mehrkernigen Prozessor ausgestattet ist, die arithmetischen Einheiten, die den Antriebsstrang-Manager 200 bilden, verteilt und einer Mehrzahl von Kernen zugeordnet sein können.
  • Eine arithmetische Einheit 202 berechnet ein gefordertes erstes Drehmoment und sendet den berechneten Wert an die Motorsteuereinrichtung 100. In den Zeichnungen wird das geforderte erste Drehmoment als „TQ1r” beschrieben. Das erste Drehmoment ist ein Drehmoment einer Art, die keine hohen Anforderungen an die Ansprechbarkeit des Motors stellt und bei der es ausreicht, wenn sie in der nahen Zukunft verwirklicht wird, und die nicht sofort verwirklicht werden muss. Das geforderte erste Drehmoment ist ein geforderter Wert des ersten Drehmoments, das der Antriebsstrang-Manager 200 vom Motor fordert, und entspricht dem geforderten Drehmoment, genauer dem geforderten ersten Drehmoment in der vorliegenden Erfindung. Ein Signal, das ansprechend auf den Zustand des Gaspedalöffnungsgrads von einem nicht dargestellten Beschleunigersensor ausgegeben wird, wird in die arithmetische Einheit 202 eingegeben. Das geforderte erste Drehmoment wird auf Basis des genannten Signals berechnet. Man beachte, dass das geforderte erste Drehmoment ein Wellendrehmoment ist.
  • Eine arithmetische Einheit 204 berechnet ein gefordertes drittes Drehmoment und sendet den berechneten Wert an die Motorsteuereinrichtung 100. In den Zeichnungen wird das geforderte dritte Drehmoment als „TQ3r” beschrieben. Das dritte Drehmoment ist ein Drehmoment einer Art, deren Dringlichkeit oder Priorität höher ist als die des ersten Drehmoments und die hohe Anforderungen an die Ansprechbarkeit des Motors stellt. Das heißt, das dritte Drehmoment ist von einer Art, die umgehend verwirklicht werden muss. Der hierin verwendete Begriff „Ansprechbarkeit” bezeichnet die Ansprechbarkeit, wenn das Drehmoment im Zeitverlauf gesenkt wird. Das geforderte dritte Drehmoment ist ein geforderter Wert des dritten Drehmoments, das der Antriebsstrang-Manager 200 in Bezug auf den Motor fordert. Das geforderte dritte Drehmoment, das von der arithmetischen Einheit 204 berechnet wird, beinhaltet verschiedene Arten von Drehmomenten, die vom Fahrzeugsteuersystem gefordert werden, beispielsweise ein Drehmoment, das für eine Getriebesteuerung des elektronisch gesteuerten automatischen Getriebes gefordert wird, ein Drehmoment, das für eine Traktionssteuerung gefordert wird, und ein Drehmoment, das für eine Steuerung zur Verhinderung eines seitlichen Schlupfes bzw. Schwimmens gefordert wird. Während das erste Drehmoment ein Drehmoment ist, das der Motor stabil über einen längeren Zeitraum erzeugen muss, ist das dritte Drehmoment ein Drehmoment, das der Motor sofort oder während eines kurzen Zeitraums erzeugen muss. Daher gibt die arithmetische Einheit 204 einen gültigen Wert, welcher der Größe eines Drehmoments entspricht, das wunschgemäß verwirklicht werden soll, nur in einem Fall aus, wo tatsächlich ein Ereignis eingetreten ist, das ein solches Drehmoment erfordert, und gibt während eines Zeitraums, in dem ein solches Ereignis nicht stattfindet, einen ungültigen Wert aus. Der ungültige Wert wird auf einen Wert gesetzt, der größer ist als das maximale Wellendrehmoment, das vom Motor ausgegeben werden kann.
  • Eine arithmetische Einheit 206 berechnet eine Getriebeübersetzung des automatischen Getriebes und sendet ein Signal, das die Getriebeübersetzung angibt, an eine nicht dargestellte Getriebesteuerung. Die Getriebesteuerung wird als eine Funktion der ECU verwirklicht, ähnlich wie beim Antriebsstrang-Manager 200 und bei der Motorsteuereinrichtung 100. Ein Flag-Signal von der Motorsteuereinrichtung 100 wird in die arithmetische Einheit 206 eingegeben. In den Zeichnungen wird das Flag-Signal als „FLG” beschrieben. Das Flag-Signal ist ein Signal, das anzeigt, dass der Zustand einer ist, in dem gerade ein Umschalten des Betriebsmodus durchgeführt wird. Während eines Zeitraums, in dem das Flag-Signal „ein” ist, fixiert die arithmetische Einheit 206 die Getriebeübersetzung des automatischen Getriebes. Das heißt, während gerade ein Umschalten des Betriebsmodus durchgeführt wird, wird eine Änderung der Getriebeübersetzung durch das automatische Getriebe nicht zugelassen, so dass der Betriebszustand des Motors sich nicht hochgradig ändert.
  • Ansprechend darauf, dass eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, sendet eine arithmetische Einheit 208 ein Stoppsignal an die Motorsteuereinrichtung 100, das die Motorsteuereinrichtung 100 anweist, das Umschalten des Betriebsmodus zu unterbrechen. In den Zeichnungen wird das Stoppsignal als „Stop” beschrieben. Die vorgegebene Bedingung besteht darin, dass eine Forderung nach einer hochgradigen Änderung des Betriebszustands des Motors vom Antriebsstrang-Manager 200 ausgegeben wird. Zum Beispiel wird in einem Fall, wo die Getriebeübersetzung des automatischen Getriebes verändert wird, und in einem Fall, wo konkrete Forderungen in Bezug auf den Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge an den Motor ausgegeben werden, um den Katalysator aufzuwärmen, das Stoppsignal von der arithmetischen Einheit 208 ausgegeben.
  • Eine arithmetische Einheit 210 berechnet ein gefordertes zweites Drehmoment und sendet das geforderte zweite Drehmoment an die Motorsteuereinrichtung 100. In den Zeichnungen wird das geforderte zweite Drehmoment als „TQ2r” beschrieben. Ein zweites Drehmoment ist ein Drehmoment, das regelmäßig oder für einen langen Zeitraum vom Motor gefordert wird, ähnlich wie das erste Drehmoment. Eine Beziehung zwischen dem zweiten Drehmoment und dem ersten Drehmoment ist analog zu der Beziehung zwischen dem ersten Drehmoment und dem dritten Drehmoment. Das heißt, wenn man die Sache vom ersten Drehmoments aus betrachtet, ist das erste Drehmoment eine Art von Drehmoment, das eine höhere Dringlichkeit oder Priorität hat als das zweite Drehmoment und hohe Anforderungen an die Ansprechbarkeit des Motors stellt, das heißt eine Art von Drehmoment, das in einem früheren Stadium verwirklicht werden muss. Das geforderte zweite Drehmoment ist ein geforderter Wert des zweiten Drehmoments, das der Antriebsstrang-Manager 200 vom Motor fordert. Wenn man die drei Arten von geforderten Drehmomenten, die im Antriebsstrang-Manager 200 berechnet werden, beginnend mit der höchsten Dringlichkeit oder Priorität, das heißt mit den höchsten Anforderungen an die Ansprechbarkeit des Motors auflistet, ist die Rangfolge: gefordertes drittes Drehmoment, gefordertes erstes Drehmoment und gefordertes zweites Drehmoment. Die arithmetische Einheit 210 berechnet das geforderte zweite Drehmoment auf Basis des Signals, das dem Grad der Öffnung des Gaspedals entspricht. In der vorliegenden Erfindung entspricht das geforderte zweite Drehmoment dem geforderten Drehmoment in der vorliegenden Erfindung, genauer dem geforderten zweiten Drehmoment. Ein Drehmoment, das durch Entfernen einer Impulskomponente in einer Richtung, in der das Drehmoment im Zeitverlauf gesenkt wird, aus dem geforderten ersten Drehmoment erhalten wird, kann auch als das geforderte zweite Drehmoment eingestellt werden. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform das geforderte zweite Drehmoment den gleichen Wert hat wie das geforderte erste Drehmoment, solange nicht ausdrücklich etwas anderes beschrieben wird.
  • Nun wird die Gestaltung der Motorsteuereinrichtung 100 beschrieben. Schnittstellen 101, 102, 103, 104 und 105 sind zwischen der Motorsteuereinrichtung 100 und dem Antriebsstrang-Manager 200 angeordnet. Die Schnittstelle 101 entspricht der Einrichtung zum Empfangen der Drehmomentforderung in der vorliegenden Erfindung. Eine erste Drehmomentforderung wird an der Schnittstelle 101 an die Motorsteuereinrichtung 100 übermittelt. Das Stoppsignal wird an der Schnittstelle 102 an die Motorsteuereinrichtung 100 übermittelt. Das Flag-Signal wird an der Schnittstelle 103 an die Motorsteuereinrichtung 100 übermittelt. Die dritte Drehmomentforderung wird an der Schnittstelle 104 an die Motorsteuereinrichtung 100 übermittelt. Die Schnittstelle 105 entspricht der Einrichtung zum Empfangen der Drehmomentforderung in der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie die Schnittstelle 101, und die zweite Drehmomentforderung wird an der Schnittstelle 105 empfangen und an die Motorsteuereinrichtung 100 übermittelt.
  • In dem Block, der die Motorsteuereinrichtung 100 in 1 darstellt, sind von den verschiedenen Funktionen, mit denen die Motorsteuereinrichtung 100 ausgestattet ist, Funktionen, die koordinierte Betätigungen der drei Arten von Stellgliedern betreffen, das heißt, einer Drossel 2, eines VVT 8 und eines WGV 10 als erstes Stellglied, eines Injektors 4 als zweites Stellglied und einer Zündvorrichtung 6 als drittes Stellglied, mit Blöcken dargestellt. Jedem dieser Blöcke ist eine arithmetische Einheit zugeordnet. Ein Programm, das den einzelnen Blöcken entspricht, wird in der ECU erstellt, und die Funktionen der jeweiligen arithmetischen Einheiten werden in der ECU durch Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors verwirklicht. Man beachte, dass in dem Fall, wo die ECU mit einem mehrkernigen Prozessor ausgestattet ist, die arithmetischen Einheiten, die den Antriebsstrang-Manager 100 bilden, verteilt und einer Mehrzahl von Kernen zugeordnet sein können.
  • Die Gestaltung der Motorsteuereinrichtung 100 ist breit auf drei große arithmetische Einheiten 120, 140 und 160 verteilt. Die große arithmetische Einheit 120 berechnet Werte verschiedener Steuerparameter für den Motor. In den Steuerparametern sind Sollwerte verschiedener Steuergrößen für den Motor enthalten. Außerdem sind ein Wert, der auf Basis eines vom Antriebsstrang-Manager 200 gesendeten geforderten Wertes berechnet wird, und ein Wert, der innerhalb der großen arithmetischen Einheit 120 auf Basis von Informationen in Bezug auf den Betriebszustand des Motors berechnet wird, in den Sollwerten enthalten. Man beachte, dass ein geforderter Wert ein Wert einer Steuergröße ist, der einseitig vom Antriebsstrang-Manager 200 gefordert wird, ohne den Zustand des Motors zu berücksichtigen, aber ein Sollwert ein Wert eines Steuergröße ist, der auf Basis eines zu verwirklichenden Bereichs eingestellt wird, der abhängig vom Zustand des Motors festgelegt wird. Die große arithmetische Einheit 120 besteht konkreter aus vier arithmetischen Einheiten 122, 124, 126, 128 und 130.
  • Die arithmetische Einheit 122 berechnet als Steuerparameter für den Motor eine Soll-Luftzahl, eine virtuelle erste Luftzahl, eine virtuelle zweite Luftzahl, eine Soll-Effizienz beim Umschalten und ein drittes Soll-Drehmoment beim Umschalten. In den Zeichnungen wird die Soll-Luftzahl als „AFt” beschrieben, die virtuelle erste Luftzahl wird als „AFh1” beschrieben, die virtuelle zweite Luftzahl wird als „AFh2” beschrieben, die Soll-Effizienz beim Umschalten wird als „ηtc” beschrieben, und das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten wird als „TQ3c” beschrieben. Die Soll-Luftzahl ist ein Sollwert für die Luftzahl, die vom Motor verwirklicht werden soll, und wird zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge verwendet. Dagegen ist die virtuelle Luftzahl ein Parameter, der eine Effizienz der Umwandlung des Drehmoments in eine Luftmenge angibt, und wird zum Berechnen einer Soll-Luftmenge verwendet. Die Soll-Umschalteffizienz ist ein Sollwert der zündzeitpunktabhängigen Effizienz des Umschaltens des Betriebsmodus und wird zum Berechnen der Soll-Luftmenge verwendet. Der Begriff „zündzeitpunktabhängige Effizienz” bezeichnet das Verhältnis des Drehmoments, das tatsächlich ausgegeben wird, zu dem Drehmoment, das ausgegeben werden kann, wenn der Zündzeitpunkt der optimale Zündzeitpunkt ist. Wenn der Zündzeitpunkt der optimale Zündzeitpunkt ist, ist die zündzeitpunktabhängige Effizienz 1, das heißt ein maximaler Wert. Man beachte, dass der Begriff „optimaler Zündzeitpunkt” im Grunde die MBT (eine kleinstmögliche Verfrühung für das beste Drehmoment) bezeichnet, und wenn ein Klopfverfolgungs-Zündzeitpunkt eingestellt wird, bezeichnet der Begriff „optimaler Zündzeitpunkt” den Zündzeitpunkt, der von der MBT und dem Klopfverfolgungs-Zündzeitpunkt weiter auf der Verzögerungsseite liegt. Das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten ist ein Sollwert für das dritte Drehmoment beim Umschalten des Betriebsmodus und wird verwendet, um die Berechnung der zündzeitpunktabhängigen Effizienz umzuschalten, wenn der Betriebsmodus umgeschaltet wird. Das Umschalten des Betriebsmodus wird ausgeführt durch Kombinieren der Werte dieser Steuerparameter, die mit der arithmetischen Einheit 122 berechnet werden. Die Beziehung zwischen dem Inhalt der Verarbeitung, die durch die arithmetische Einheit 122 durchgeführt wird, und der Umschaltung des Betriebsmodus wird weiter unten ausführlich beschrieben.
  • Zusätzlich zum geforderten ersten Drehmoment, zum geforderten zweiten Drehmoment und zum Stoppsignal, die vom Antriebsstrang-Manager 200 empfangen werden, werden auch verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf den Betriebszustand des Motors, beispielsweise die Motordrehzahl, in die arithmetische Einheit 122 eingegeben. Von diesen ist die Information zur Bestimmung des Zeitpunkts zum Umschalten des Betriebsmodus die erste Drehmomentforderung. Die dritte Drehmomentforderung und das Stoppsignal werden verwendet als Information zum Bestimmen, ob ein Umschalten des Betriebsmodus zugelassen oder nicht zugelassen ist. Wenn das Stoppsignal eingegeben wird und wenn die dritte Drehmomentforderung mit einem gültigen Wert eingegeben wird, führt die arithmetische Einheit 122 keine Verarbeitung zum Umschalten des Betriebsmodus aus. Ferner sendet die arithmetische Einheit 122 während des Umschaltens des Betriebsmodus, das heißt während der Durchführung der Rechenverarbeitung zum Umschalten des Betriebsmodus, das oben genannte Flag-Signal an den Antriebsstrang-Manager 200.
  • Die arithmetische Einheit 124 berechnet als Steuerparameter für den Motor ein Drehmoment, das unter Drehmomenten, die nötig sind, um den aktuellen Betriebszustand des Motors aufrechtzuerhalten oder um einen geplanten vorgegebenen Betriebszustand zu verwirklichen, als erstes Drehmoment klassifiziert wird. In diesem Fall wird das Drehmoment, das von der arithmetischen Einheit 124 berechnet wird, als „anderes erstes Drehmoment” bezeichnet. In den Zeichnungen wird das andere erste Drehmoment als „TQ1etc” beschrieben. Das andere erste Drehmoment beinhaltet ein Drehmoment in einem Bereich von Änderungen, die nur durch eine Steuerung der Luftmenge erreicht werden können, unter Drehmomenten, die nötig sind, um eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl zu erreichen, in einem Fall, wo der Motor in einem Leerlaufzustand ist. Die arithmetische Einheit 124 gibt einen gültigen Wert nur in einem Fall aus, wo ein solches Drehmoment tatsächlich nötig ist, und berechnet einen ungültigen Wert während eines Zeitraums, in dem ein solches Drehmoment nicht nötig ist. Der ungültige Wert wird auf einen Wert gesetzt, der größer ist als das maximale Wellendrehmoment, das vom Motor ausgegeben werden kann.
  • Die arithmetische Einheit 126 berechnet als Steuerparameter für den Motor ein Drehmoment, das unter Drehmomenten, die nötig sind, um den aktuellen Betriebszustand des Motors aufrechtzuerhalten oder um einen geplanten vorgegebenen Betriebszustand zu verwirklichen, als drittes Drehmoment klassifiziert wird. In diesem Fall wird das Drehmoment, das von der arithmetischen Einheit 126 berechnet wird, als „anderes drittes Drehmoment” bezeichnet. In den Zeichnungen wird das andere dritte Drehmoment als „TQ3etc” beschrieben. Das andere dritte Drehmoment beinhaltet unter Drehmomenten, die nötig sind, um eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl aufrechtzuerhalten, ein Drehmoment, das zum Erreichen des Drehmoments eine Steuerung eines Zündzeitpunkts benötigt, in dem Fall, wo der Motor in einem Leerlaufzustand ist. Die arithmetische Einheit 126 gibt einen gültigen Wert nur in einem Fall aus, wo ein solches Drehmoment tatsächlich nötig ist, und berechnet einen ungültigen Wert während eines Zeitraums, in dem ein solches Drehmoment nicht nötig ist. Der ungültige Wert wird auf einen Wert gesetzt, der größer ist als das maximale Wellendrehmoment, das vom Motor ausgegeben werden kann.
  • Die arithmetische Einheit 128 berechnet als Steuerparameter für den Motor eine zündzeitpunktabhängige Effizienz, die nötig ist, um den aktuellen Betriebszustand des Motors aufrechtzuerhalten oder um einen geplanten vorgegebenen Betriebszustand zu verwirklichen, als zweiten Steuerparameter für den Motor. In diesem Fall wird die zündzeitpunktabhängige Effizienz, die von der arithmetischen Einheit 128 berechnet wird, als „andere Effizienz” bezeichnet. In den Zeichnungen wird die andere Effizienz als „ηetc” beschrieben. Eine zündzeitpunktabhängige Effizienz, die nötig ist, um einen Abgasreinigungskatalysator beim Starten des Motors aufzuwärmen, ist in der anderen Effizienz enthalten. Je mehr die zündzeitpunktabhängige Effizienz verringert wird, desto weniger Energie wird von der Energie, die durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, in ein Drehmoment umgewandelt, und somit wird eine Menge an Energie, die entsprechend umso größer ist, je weniger Energie in ein Drehmoment umgewandelt wird, zusammen mit dem Abgas in die Abgasleitung abgegeben und verwendet, um den Abgasreinigungskatalysator aufzuwärmen. Man beachte, dass während eines Zeitraums, in dem es nicht nötig ist, eine solche Effizienz zu verwirklichen, der Effizienzwert, der aus der arithmetischen Einheit 128 ausgegeben wird, auf einem Wert 1, das heißt dem maximalen Wert gehalten wird.
  • Die arithmetische Einheit 130 berechnet als Steuerparameter für den Motor ein Drehmoment, das unter Drehmomenten, die nötig sind, um den aktuellen Betriebszustand des Motors aufrechtzuerhalten oder um einen vorgegebenen Betriebszustand zu verwirklichen, als zweites Drehmoment klassifiziert wird. In diesem Fall wird das Drehmoment, das von der arithmetischen Einheit 130 berechnet wird, als „anderes zweites Drehmoment” bezeichnet. In den Zeichnungen wird das andere zweite Drehmoment als „TQ2etc” beschrieben. Die arithmetische Einheit 130 gibt einen gültigen Wert nur in einem Fall aus, wo ein solches Drehmoment tatsächlich nötig ist, und berechnet einen ungültigen Wert während eines Zeitraums, in dem ein solches Drehmoment nicht nötig ist. Der ungültige Wert wird auf einen Wert gesetzt, der größer ist als das maximale Wellendrehmoment, das vom Motor ausgegeben werden kann.
  • Die erste Drehmomentforderung bzw. das geforderte erste Drehmoment, das andere erste Drehmoment, die Soll-Luftzahl, die virtuelle erste Luftzahl, die virtuelle zweite Luftzahl, die Soll-Umschalteffizienz, die andere Effizienz, die dritte Drehmomentforderung bzw. das geforderte dritte Drehmoment, das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten, das andere dritte Drehmoment, die zweite Drehmomentforderung bzw. das geforderte zweite Drehmoment und das andere zweite Drehmoment werden von der großen arithmetischen Einheit 120 ausgegeben, die gestaltet ist wie oben beschrieben. Diese Steuerparameter werden in die große arithmetische Einheit 140 eingegeben. Man beachte, dass die erste Drehmomentforderung, die dritte Drehmomentforderung und die zweite Drehmomentforderung, die vom Antriebsstrang-Manager 200 empfangen werden, Wellendrehmomente betreffen, dass aber in der großen arithmetischen Einheit 120 eine Korrektur dieser Drehmomente in angegebene Drehmomente durchgeführt wird. Die Korrektur eines geforderten Drehmoments in ein angezeigtes Drehmoment wird durch Addieren oder Subtrahieren eines Reibmoments, eines Hilfsantriebsmoments und eines Pumpverlusts zum oder vom geforderten Drehmoment durchgeführt. Man beachte, dass Drehmomente wie das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten, die innerhalb der großen arithmetischen Einheit 120 berechnet werden, jeweils als angezeigte Drehmomente berechnet werden.
  • Nun wird die große arithmetische Einheit 140 beschrieben. Wie oben beschrieben, werden verschiedene Motorsteuerparameter von der großen arithmetischen Einheit 120 an die große arithmetische Einheit 140 gesendet. Von diesen sind das geforderte erste Drehmoment und das andere erste Drehmoment Forderungen in Bezug auf Steuergrößen, die zur gleichen Kategorie gehören, und diese können nicht gleichzeitig verwirklicht werden. Ebenso sind das geforderte dritte Drehmoment, das andere dritte Drehmoment und das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten Forderungen in Bezug auf Steuergrößen, die zur gleichen Kategorie gehören, und diese können nicht gleichzeitig verwirklicht werden. Ebenso sind die Soll-Umschalteffizienz und die andere Effizienz Forderungen in Bezug auf Steuergrößen, die zur gleichen Kategorie gehören, und diese können nicht gleichzeitig verwirklicht werden. Von diesen sind das geforderte zweite Drehmoment und das andere zweite Drehmoment Forderungen in Bezug auf Steuergrößen, die zur gleichen Kategorie gehören, und diese können nicht gleichzeitig verwirklicht werden. Infolgedessen ist eine Verarbeitung nötig, die einen Mediationsprozess für jede Steuerbetragskategorie durchführt. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Mediation” einen Rechenprozess, mit dem ein einzelner numerischer Wert aus einer Mehrzahl von numerischen Werten erhalten wird, beispielsweise das Auswählen eines Höchstwerts, das Auswählen eines Mindestwerts, das Bildung eines Durchschnitts oder einer Schnittmenge, und es kann auch eine Gestaltung übernommen werden, wo der Mediationsprozess eine Mehrzahl von Arten von Rechenprozessen auf angemessene Weise kombiniert. Um eine solche Art der Mediation für jede Steuergrößenkategorie auszuführen, beinhaltet die große arithmetische Einheit 140 vier arithmetische Einheiten 142, 144, 146 und 148.
  • Die arithmetische Einheit 142 ist so gestaltet, dass sie einen Mediationsprozess in Bezug auf das erste Drehmoment durchführt. Das geforderte erste Drehmoment und das andere erste Drehmoment werden in die arithmetische Einheit 142 eingegeben. Die arithmetische Einheit 142 führt einen Mediationsprozess an diesen Werten durch und gibt ein Drehmoment, das als Mediationsergebnis erhalten wird, als abschließend bestimmtes erstes Soll-Drehmoment aus. In den Zeichnungen wird das abschließend bestimmte erste Soll-Drehmoment als „TQ1t” beschrieben. Eine Mindestwertauswahl wird als Mediationsverfahren in der arithmetischen Einheit 142 verwendet. Somit wird in einem Fall, wo kein gültiger Wert aus der arithmetischen Einheit 124 ausgegeben wird, das geforderte erste Drehmoment, das vom Antriebsstrang-Manager 200 erhalten wird, als erstes Soll-Drehmoment berechnet.
  • Die arithmetische Einheit 144 ist so gestaltet, dass sie einen Mediationsprozess in Bezug auf die zündzeitpunktabhängige Effizienz durchführt. Die Soll-Umschalteffizienz und die andere Effizienz werden in die arithmetische Einheit 144 eingegeben. Die arithmetische Einheit 144 führt einen Mediationsprozess an diesen Werten durch und gibt eine Effizienz, die als Mediationsergebnis erhalten wird, als abschließend bestimmte Soll-Effizienz aus. In den Zeichnungen wird die abschließend bestimmte Soll-Effizienz als „ηt” beschrieben. Eine Mindestwertauswahl wird als Mediationsverfahren in der arithmetischen Einheit 144 verwendet. Unter dem Gesichtspunkt der Kraftstoffverbrauchsleistung ist es bevorzugt, wenn die zündzeitpunktabhängige Effizienz 1, das heißt der höchste Wert ist. Solange kein spezielles Ereignis eintritt, werden die Soll-Umschalteffizienz, die von der arithmetischen Einheit 122 berechnet wird, und die andere Effizienz, die von der arithmetischen Einheit 128 berechnet wird, somit jeweils beim Wert 1, das heißt dem höchsten Wert, gehalten. Somit ist der Wert der Soll-Effizienz, der von der arithmetischen Einheit 144 ausgegeben wird, grundsätzlich 1, und ein Wert, der kleiner ist als 1, wird nur in einem Fall ausgewählt, wo ein Ereignis irgendeiner Art stattgefunden hat.
  • Die arithmetische Einheit 146 ist so gestaltet, dass sie einen Mediationsprozess in Bezug auf das dritte Drehmoment durchführt. Das geforderte dritte Drehmoment, das andere dritte Drehmoment und das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten werden in die arithmetische Einheit 146 eingegeben. Die arithmetische Einheit 146 führt einen Mediationsprozess an diesen Werten durch und gibt ein Drehmoment, das als Mediationsergebnis erhalten wird, als abschließend bestimmtes drittes Soll-Drehmoment aus. In den Zeichnungen wird das abschließend bestimmte dritte Soll-Drehmoment als „TQ3t” beschrieben. Eine Mindestwertauswahl wird als Mediationsverfahren in der arithmetischen Einheit 146 verwendet. Das dritte Drehmoment, einschließlich des dritten Soll-Drehmoments beim Umschalten, ist grundsätzlich ein ungültiger Wert und wird nur in einem Fall, wo ein konkretes Ereignis stattgefunden hat, auf einen gültigen Wert umgeschaltet, der die Größe des Drehmoments zeigt, den er verwirklichen soll. Somit ist auch das dritte Soll-Drehmoment, das von der arithmetischen Einheit 146 ausgegeben wird, grundsätzlich ein ungültiger Wert, und ein gültiger Wert wird nur in einem Fall ausgewählt, wo ein Ereignis irgendeiner Art stattgefunden hat.
  • Die arithmetische Einheit 148 ist so gestaltet, dass sie einen Mediationsprozess in Bezug auf das zweite Drehmoment durchführt. Das geforderte zweite Drehmoment und das andere zweite Drehmoment werden in die arithmetische Einheit 148 eingegeben. Die arithmetische Einheit 148 führt einen Mediationsprozess an diesen Werten durch und gibt ein Drehmoment, das als Mediationsergebnis erhalten wird, als abschließend bestimmtes zweites Soll-Drehmoment aus. In den Zeichnungen wird das abschließend bestimmte zweite Soll-Drehmoment als „TQ2t” beschrieben. Eine Mindestwertauswahl wird als Mediationsverfahren in der arithmetischen Einheit 148 verwendet. Wenn kein gültiger Wert aus der arithmetischen Einheit 130 ausgegeben wird, wird somit das geforderte zweite Drehmoment, das vom Antriebsstrang-Manager 200 angegeben wird, als zweites Soll-Drehmoment berechnet.
  • Das erste Soll-Drehmoment, die Soll-Effizienz, die virtuelle erste Luftzahl, die virtuelle zweite Luftzahl, die Soll-Luftzahl, das dritte Soll-Drehmoment und das zweite Soll-Drehmoment werden von der großen arithmetischen Einheit 140 ausgegeben, die gestaltet ist wie oben beschrieben. Diese Steuerparameter werden in die große arithmetische Einheit 160 eingegeben.
  • Die große arithmetische Einheit 160 entspricht einem inversen Modell des Motors und besteht aus einer Mehrzahl von Modellen, die von einem Kennfeld oder einer Funktion dargestellt werden. Betätigungsumfänge der jeweiligen Stellglieder 2, 4, 6, 8 und 10 für koordinierte Betätigungen werden von der großen arithmetischen Einheit 160 berechnet. Von den Steuerparametern, die von der großen arithmetischen Einheit 140 eingegeben werden, werden das erste Soll-Drehmoment, das dritte Soll-Drehmoment und das zweite Soll-Drehmoment jeweils als Sollwerte des Drehmoments in Bezug auf den Motor behandelt. Jedoch hat das dritte Soll-Drehmoment Vorrang vor dem ersten Soll-Drehmoment. In der großen arithmetischen Einheit 160 wird eine Berechnung von Betätigungsumfängen der jeweiligen Stellglieder 2, 4, 6, 8 und 10 so durchgeführt, dass das dritte Soll-Drehmoment in einem Fall erreicht wird, wo das dritte Soll-Drehmoment ein gültiger Wert ist, oder dass das erste Soll-Drehmoment in einem Fall erreicht wird, wo das dritte Soll-Drehmoment ein ungültiger Wert ist. Eine Berechnung der Betätigungsumfänge wird so durchgeführt, dass gleichzeitig mit dem Soll-Drehmoment auch die Soll-Luftzahl und die Soll-Effizienz erreicht werden. Das heißt, gemäß der Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden das Drehmoment, die Effizienz und die Luftzahl als Steuergrößen des Motors verwendet, und eine Luftmengensteuerung, eine Zündzeitpunktsteuerung und eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerung werden auf Basis der Sollwerte dieser drei Arten von Steuerbeträgen durchgeführt.
  • Die große arithmetische Einheit 160 beinhaltet eine Mehrzahl von arithmetischen Einheiten 182, 184, 166, 186, 168, 170, 172, 174, 176 und 178. Von diesen arithmetischen Einheiten betreffen die arithmetischen Einheiten 182, 184, 166, 186 und 178 die Luftmengensteuerung, betreffen die arithmetische Einheiten 168, 170 und 172 die Zündzeitpunktsteuerung und betreffen die arithmetischen Einheiten 174 und 176 die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung. Im Folgenden werden die Funktionen der jeweiligen arithmetischen Einheiten der Reihe nach ausführlich beschrieben, beginnend mit den arithmetischen Einheiten, welche die Luftmengensteuerung betreffen.
  • Die arithmetische Einheit 182 wird ferner von zwei arithmetischen Einheiten 190 und 192 gebildet. Das erste Soll-Drehmoment, die Soll-Effizienz und die virtuelle erste Luftzahl werden in die arithmetische Einheit 190 eingegeben. Ferner werden das zweite Soll-Drehmoment, die Soll-Effizienz und die virtuelle zweite Luftzahl in die arithmetische Einheit 192 eingegeben. Die arithmetische Einheit 182 entspricht einer Einrichtung zum Berechnen der Soll-Luftmenge in der vorliegenden Erfindung.
  • Die arithmetische Einheit 190 entspricht einer Einrichtung zum Berechnen einer ersten Soll-Luftmenge der vorliegenden Erfindung und verwendet die Soll-Effizienz und die virtuelle erste Luftzahl, um eine Soll-Luftmenge (im Folgenden als „erste Soll-Luftmenge” bezeichnet), mit der das erste Soll-Drehmoment erhalten wird, aus dem ersten Soll-Drehmoment rückwärts zu berechnen. Bei dieser Berechnung werden die Soll-Effizienz und die virtuelle erste Luftzahl als Parameter verwendet, die eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment bereitstellen. Man beachte, dass in der vorliegenden Erfindung der Begriff „Luftmenge” die Menge an Luft bezeichnet, die in die Zylinder gesaugt wird, und eine Ladungseffizienz oder ein Lastfaktor, die dimensionslose Äquivalente der Luftmenge sind, der Luftmenge in der vorliegenden Erfindung gleichbedeutend ist.
  • Die arithmetische Einheit 190 berechnet zuerst ein Soll-Drehmoment für eine Luftmengensteuerung durch Teilen des ersten Soll-Drehmoments durch die Soll-Effizienz. Falls die Soll-Effizienz kleiner ist als 1, wird das Soll-Drehmoment für eine Luftmengensteuerung größer als das erste Soll-Drehmoment. Das bedeutet, dass eine Forderung in Bezug auf die Luftmengensteuerung durch die Stellglieder 2, 8 und 10 die potentielle Ausgabe eines Drehmoments, das größer ist als das erste Soll-Drehmoment, zu ermöglichen ist. Wenn andererseits die Soll-Effizienz 1 ist, wird das erste Soll-Drehmoment wie es ist als Soll-Drehmoment für die Luftmengensteuerung eingestellt.
  • Dann wandelt die arithmetische Einheit 190 das Soll-Drehmoment für eine Luftmengensteuerung unter Verwendung eines Drehmoment-Luftmenge-Umwandlungskennfelds in eine Soll-Luftmenge um. Das Drehmoment-Luftmenge-Umwandlungskennfeld wird unter der Annahme erstellt, dass der Zündzeitpunkt der optimale Zündzeitpunkt ist, und ist ein Kennfeld, in dem das Drehmoment und die Luftmengensteuerung unter Verwendung verschiedener Motorzustandsgrößen, beispielsweise der Motordrehzahl und der Luftzahl, als Schlüssel assoziiert sind. Dieses Kennfeld wird auf Basis von Daten erzeugt, die durch Tests des Motors erhalten werden. Tatsächliche Werte oder Sollwerte der Motorzustandsgrößen werden verwendet, um das Drehmoment-Luftmenge-Umwandlungskennfeld zu durchsuchen. Was die Luftzahl betrifft, so wird die virtuelle Luftzahl verwendet, um das Kennfeld zu durchsuchen. Somit wird bei der arithmetischen Einheit 190 die Luftmenge, die nötig ist, um das Soll-Drehmoment für eine Luftmengensteuerung mit der virtuellen Luftzahl zu verwirklichen, als erste Soll-Luftmenge berechnet. In den Zeichnungen wird die erste Soll-Luftmenge als „KLt1” beschrieben.
  • Die arithmetische Einheit 192 entspricht einer Einrichtung zum Berechnen einer zweiten Soll-Luftmenge in der vorliegenden Erfindung und berechnet eine Soll-Luftmenge (im Folgenden als zweite Soll-Luftmenge bezeichnet), mit der das zweite Soll-Drehmoment erhalten werden kann, rückwärts aus dem zweiten Soll-Drehmoment unter Verwendung einer Soll-Effizienz und einer virtuellen zweiten Luftzahl anhand des Verfahrens, das sie mit der oben genannten arithmetischen Einheit 190 gemein hat. In den Zeichnungen wird die zweite Soll-Luftmenge als „KL2t” beschrieben. Bei der Berechnung der zweiten Soll-Luftmenge werden die Soll-Effizienz und die virtuelle Luftzahl als Parameter verwendet, die eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment angeben.
  • Die arithmetische Einheit 184 wird ferner von zwei arithmetischen Einheiten 194 und 196 gebildet. Die erste Soll-Luftmenge wird in die arithmetische Einheit 194 eingegeben. Ferner wird die zweite Soll-Luftmenge in die arithmetische Einheit 196 eingegeben.
  • Die arithmetische Einheit 194 berechnet einen Soll-Ansaugrohrdruck, bei dem es sich um einen Sollwert des Ansaugrohrdrucks handelt, rückwärts aus der ersten Soll-Luftmenge. Ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Luftmenge, die durch das Ansaugventil in die Zylinder gesaugt wird, und dem Ansaugrohrdruck beschreibt, wird verwendet, um den Soll-Ansaugrohrdruck zu berechnen. Die Beziehung zwischen der Luftmenge und dem Ansaugrohrdruck ändert sich abhängig von der Ventilsteuerzeit. Wenn der Soll-Ansaugrohrdruck berechnet wird, wird daher ein Parameterwert des genannten Kennfelds auf Basis der aktuellen Ventilsteuerzeit bestimmt. Der Soll-Ansaugrohrdruck wird in den Zeichnungen als „Pmt” beschrieben.
  • Die arithmetische Einheit 196 berechnet einen Soll-Turboaufladungsdruck rückwärts aus der zweiten Soll-Luftmenge. In den Zeichnungen wird der Soll-Turboaufladungsdruck als „Pct” beschrieben. Bei der Berechnung des Soll-Turboaufladungsdrucks wird zuerst die zweite Soll-Luftmenge anhand des gleichen Verfahrens wie im Falle der Berechnung des Soll-Ansaugrohrdrucks in den Ansaugrohrdruck umgewandelt. Anschließend wird ein Reservedruck zum Ansaugrohrdruck addiert, der durch Umwandeln der zweiten Soll-Luftmenge erhalten wird, und ein Gesamtwert davon wird als der Soll-Turboaufladungsdruck errechnet. Ein Reservedruck ist eine minimale kleinste Spanne zwischen dem Turboaufladungsdrucks und dem Ansaugrohrdruck. Man beachte, dass der Reservedruck ein fester Wert sein kann, aber auch beispielsweise an den Ansaugrohrdruck gebunden geändert werden kann.
  • Die arithmetische Einheit 166 berechnet einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad, bei dem es sich um einen Sollwert des Drosselöffnungsgrads auf Basis des Soll-Ansaugrohrdrucks handelt. Ein inverses Modell des Luftmodells wird verwendet, um den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad zu berechnen. Das Luftmodell ist ein physikalisches Modell, das als Ergebnis der Modellierung des Ansprechverhaltens des Ansaugrohrdrucks in Bezug auf die Betätigung der Drosselklappe 2 erhalten wird. Daher kann der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad, der nötig ist, um den Soll-Ansaugrohrdruck zu erreichen, aus dem Soll-Ansaugrohrdruck unter Verwendung von dessen inversem Modell rückwärts berechnet werden. Der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad wird in den Zeichnungen als „TA” beschrieben. Der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad, der durch die arithmetische Einheit 166 berechnet wird, wird in ein Signal zum Ansteuern der Drosselklappe 2 umgewandelt und wird über eine Schnittstelle 111 der ECU an die Drosselklappe 2 gesendet. Die arithmetischen Einheiten 194 und 166 entsprechen der Einrichtung zum Steuern des ersten Stellglieds in der vorliegenden Erfindung, genauer einer Einrichtung zum Steuern eines in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieds, die in der Einrichtung zum Steuern des ersten Stellglieds enthalten ist.
  • Die arithmetische Einheit 178 berechnet eine Soll-Ventilsteuerzeit, das heißt einen Sollwert der Ventilsteuerzeit, auf Basis der Soll-Luftmenge. Ein Kennfeld, in dem die Luftmenge und die Ventilsteuerzeit unter Verwendung der Motordrehzahl als Argument assoziiert sind, wird verwendet, um die Soll-Ventilsteuerzeit zu berechnen. Die Soll-Ventilsteuerzeit ist der optimale Verlagerungswinkel des VVT 8, mit dem die Soll-Luftmenge auf Basis der aktuellen Motordrehzahl zu erreichen ist, und ihr konkreter Wert wird durch Adaption für jede Luftmenge und jede Motordrehzahl erhalten. Jedoch wird während einer Beschleunigung, wenn die Soll-Luftmenge mit hoher Geschwindigkeit auf einen hohen Grad steigt, die Soll-Ventilsteuerzeit von der Ventilsteuerzeit, die anhand des Kennfelds bestimmt wird, zu einer Verfrühungsseite hin korrigiert, um die tatsächliche Luftmenge mit einer Höchstgeschwindigkeit zu erhöhen, um zu bewirken, dass die tatsächliche Luftmenge der Soll-Luftmenge folgt. Die Soll-Ventilsteuerzeit wird in den Zeichnungen als „VT” beschrieben. Die Soll-Ventilsteuerzeit, die durch die arithmetische Einheit 178 berechnet wird, wird in ein Signal zum Ansteuern des VVT 8 umgewandelt und wird über eine Schnittstelle 112 der ECU an den VVT 8 gesendet. Die arithmetische Einheit 178 entspricht auch der Einrichtung zum Steuern des ersten Stellglieds in der vorliegenden Erfindung, genauer der Einrichtung zum Steuern eines in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieds, die in der Einrichtung zum Steuern des ersten Stellglieds enthalten ist.
  • Die arithmetische Einheit 186 berechnet einen Soll-Wastegate-Ventilöffnungsgrad, bei dem es sich um einen Sollwert des Wastegate-Ventilöffnungsgrads auf Basis der AGR-Rate handelt. In den Zeichnungen wird der Soll-Wastegateventilöffnungsgrad als „WGV” beschrieben. Bei der Berechnung des Soll-Wastegateventilöffnungsgrads wird ein Kennfeld oder ein Modell, das den Turboaufladungsdruck mit dem Wastegateventilöffnungsgrad in Beziehung setzt, verwendet. Der Soll-Wastegateventilöffnungsgrad, der in der arithmetischen Einheit 186 berechnet wird, wird in ein Signal umgewandelt, mit dem das WGV 10 angesteuert wird, und wird über die Schnittstelle 115 an das WGV 10 gesendet. Die arithmetische Einheit 186 entspricht der Einrichtung zum Steuern des ersten Stellglieds in der vorliegenden Erfindung, genauer der Einrichtung zum Steuern eines in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variablen Stellglieds, die in der Einrichtung zum Steuern des ersten Stellglieds enthalten ist. Man beachte, dass als Betätigungsumfang des WGV 10 ein Tastverhältnis eines Magnetventils, mit dem das WGV 10 angesteuert wird, anstelle des Wastegate-Ventilöffnungsgrads genommen werden kann.
  • Nun werden die Funktionen der arithmetischen Einheiten in Bezug auf die Zündzeitpunktsteuerung beschrieben. Die arithmetische Einheit 168 berechnet im Voraus ein Drehmoment auf Basis des tatsächlichen Drosselklappenöffnungsgrads und der Ventilsteuerzeit, die durch die oben beschriebene Luftmengensteuerung verwirklicht wird. Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff „vorausberechnetes Drehmoment” bzw. „geschätztes Drehmoment” bezeichnet ein Drehmoment, das in einem Fall ausgegeben werden kann, wo der Zündzeitpunkt auf Basis des aktuellen Drosselklappenöffnungsgrads und der aktuellen Ventilsteuerzeit und der Soll-Luftzahl auf den optimalen Zündzeitpunkt eingestellt ist. Die arithmetische Einheit 168 berechnet zuerst eine geschätzte Luftmenge auf Basis eines gemessenen Wertes des Drosselklappenöffnungsgrads und eines gemessenen Wertes der Ventilsteuerzeit unter Verwendung eines Vorwärtsmodells des oben genannten Luftmodells. Die geschätzte Luftmenge ist ein geschätzter Wert einer Luftmenge, die vom aktuellen Drosselklappenöffnungsgrad und der aktuellen Ventilsteuerzeit tatsächlich verwirklicht wird. Dann wandelt die arithmetische Einheit 168 die geschätzte Luftmenge unter Verwendung des Drehmoment-Luftmenge-Umwandlungskennfelds in ein geschätztes Drehmoment um. Die Soll-Luftzahl wird als Suchbegriff verwendet, wenn das Drehmoment-Luftmenge-Umwandlungskennfeld durchsucht wird. Das geschätzte Drehmoment wird in den Zeichnungen als „TQe” beschrieben.
  • Das dritte Soll-Drehmoment und das geschätzte Drehmoment werden in die arithmetische Einheit 170 eingegeben. Die arithmetische Einheit 170 berechnet eine angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz, die ein angezeigter Wert für die zündzeitpunktabhängige Effizienz ist, auf Basis des dritten Soll-Drehmoments und des geschätzten Drehmoments. Die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz wird als Verhältnis des dritten Soll-Drehmoments zum geschätzten Drehmoment ausgedrückt. Jedoch wird für die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz eine Obergrenze definiert, und der Wert der angezeigten zündzeitpunktabhängigen Effizienz wird in einem Fall, wo der Anteil des dritten Soll-Drehmoments in Bezug auf das geschätzte Drehmoment 1 überschreitet, auf 1 eingestellt. Die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz wird in den Zeichnungen als „ηi” beschrieben.
  • Die arithmetische Einheit 172 berechnet den Zündzeitpunkt auf Basis der angezeigten zündzeitpunktabhängige Effizienz. Genauer berechnet die arithmetische Einheit 172 den optimalen Zündzeitpunkt auf Basis von Motorzustandsgrößen wie Motordrehzahl, gefordertem Drehmoment und Luftzahl und berechnet einen Verzögerungsbetrag in Bezug auf den optimalen Zündzeitpunkt auf Basis der angezeigten zündzeitpunktabhängigen Effizienz. Wenn die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz 1 ist, wird der Verzögerungsbetrag null eingestellt, und der Verzögerungsbetrag wird zunehmend erhöht, wenn die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz ausgehend von 1 kleiner wird. Die arithmetische Einheit 172 berechnet dann das Ergebnis der Addition des Verzögerungsbetrags und des optimalen Zündzeitpunkts als endgültigen Zündzeitpunkt. Ein Kennfeld, in dem der optimale Zündzeitpunkt und verschiedene Motorzustandsgrößen assoziiert sind, kann verwendet werden, um den optimalen Zündzeitpunkt zu berechnen. Ein Kennfeld, in dem der Verzögerungsbetrag, die zündzeitpunktabhängige Effizienz und verschiedene Motorzustandsgrößen assoziiert sind, kann verwendet werden, um den Verzögerungsbetrag zu berechnen. Die Soll-Luftzahl wird als Suchbegriff verwendet, um diese Kennfelder zu durchsuchen. Der Zündzeitpunkt wird in den Zeichnungen als „SA” beschrieben. Der Zündzeitpunkt, der durch die arithmetische Einheit 172 berechnet wird, wird in ein Signal zum Ansteuern der Zündvorrichtung 6 umgewandelt und wird über eine Schnittstelle 113 der ECU an die Zündvorrichtung 6 gesendet. Die arithmetischen Einheiten 168, 170 und 172 entsprechen der Einrichtung zum Steuern des dritten Stellglieds gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Nun werden Funktionen der arithmetischen Einheiten in Bezug auf eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge beschrieben. Die arithmetische Einheit 174 berechnet im Voraus eine Luftmenge auf Basis eines gemessenen Wertes des Drosselklappenöffnungsgrads und eines gemessenen Wertes der Ventilsteuerzeit unter Verwendung eines Vorwärtsmodells des oben beschriebenen Luftmodells. Die von der arithmetischen Einheit 174 geschätzte Luftmenge ist vorzugsweise eine Luftmenge, die voraussagegemäß zu einem Zeitpunkt vorliegt, zu dem sich das Ansaugventil schließt. Eine Luftmenge, die in der Zukunft vorliegen wird, kann beispielsweise auf Basis des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads vorausgesagt werden durch Einstellen einer Verzögerungszeitspanne ab der Berechnung des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads bis zur Ausgabe. Die geschätzte Luftmenge wird in den Zeichnungen als „KLe” beschrieben.
  • Die arithmetische Einheit 174 berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge, das heißt eine Kraftstoffzufuhrmenge, die nötig ist, um die Soll-Luftzahl zu erreichen, auf Basis der Soll-Luftzahl und der geschätzten Luftmenge. Die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge wird ausgeführt, wenn der Zeitpunkt zur Berechnung einer Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf die einzelnen Zylinder kommt. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird in den Zeichnungen als „TAU” beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die arithmetische Einheit 174 berechnet wird, wird in ein Signal zum Ansteuern des Injektors 4 umgewandelt und wird über eine Schnittstelle 114 der ECU an den Injektor 4 gesendet. Die arithmetischen Einheiten 174 und 176 entsprechen der Einrichtung zum Steuern des zweiten Stellglieds gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Das obige war ein Überblick über die Logik der ECU gemäß der vorliegenden Ausführung. Nun wird die arithmetische Einheit 122, die ein Hauptabschnitt der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, ausführlich beschrieben.
  • Die Logik der arithmetischen Einheit 122 wird anhand eines Blockschemas in 2 dargestellt. Innerhalb des Blocks, der die arithmetische Einheit 122 in 2 zeigt, sind von den verschiedenen Funktionen, mit denen die arithmetische Einheit 122 ausgestattet ist, Funktionen, welche die Umschaltung des Betriebsmodus betreffen, durch Blöcke dargestellt. Jedem dieser Blöcke ist eine arithmetische Einheit zugeordnet. Ein Programm, das den einzelnen Blöcken entspricht, wird in der ECU erstellt, und die Funktionen der jeweiligen arithmetischen Einheiten werden in der ECU durch Ausführen der Programme unter Verwendung eines Prozessors verwirklicht. Man beachte, dass in dem Fall, wo die ECU einen mehrkernigen Prozessor beinhaltet, arithmetische Einheiten 404, 406, 408, 410 und 420, welche die arithmetische Einheit 122 bilden, verteilt und einer Mehrzahl von Kernen zugeordnet sein können.
  • Zuerst wird die arithmetische Einheit 420 beschrieben. Die arithmetische Einheit 420 wird ferner von drei arithmetischen Einheiten 422, 424 und 426 gebildet. Die arithmetische Einheit 422 berechnet einen ersten Bezugswert für das Drehmoment. Der erste Bezugswert ist ein Drehmoment, das eine Grenze zwischen dem Magermodus und dem stöchiometrischen Modus während einer Verlangsamung sein soll, und ein Wert, der unter dem Gesichtspunkt der Kraftstoffverbrauchswerte, der Abgaswerte und des Fahrverhaltens optimal ist und der für jede Motordrehzahl angepasst wird. Die arithmetische Einheit 422 berechnet den ersten Bezugswert, der sich für die Motordrehzahl eignet, unter Bezugnahme auf ein Kennfeld, das vorab erstellt wird. In den Zeichnungen wird der erste Bezugswert als „Ref1” beschrieben.
  • Die arithmetische Einheit 424 berechnet einen zweiten Bezugswert für das Drehmoment. Der zweite Bezugswert ist ein Bezugswert, der größer ist als der erste Bezugswert, und ist ein Wert des Drehmoments, das in naher Zukunft das Drehmoment erreichen wird, das die Grenze zwischen dem Magermodus und dem stöchiometrischen Modus während der Verlangsamung sein wird. Die arithmetische Einheit 424 berechnet ein Drehmoment mit einem vorgegebenen Betrag, der zum ersten Bezugswert addiert wird, und bestimmt einen Wert des Drehmoments, das durch Berechnung erhalten wird, als zweiten Bezugswert. Man beachte, dass zum Berechnen des zweiten Bezugswerts der zweite Bezugswert, der sich für die Motordrehzahl eignet, unter Bezugnahme auf ein Kennfeld berechnet werden kann, das anhand des gleichen Verfahrens wie in dem Fall, wo der erste Bezugswert in der arithmetischen Einheit 422 berechnet wird, vorab erstellt wird. In den Zeichnungen wird der zweite Bezugswert als „Ref2” beschrieben.
  • Die arithmetische Einheit 426 berechnet einen dritten Bezugswert für das Drehmoment. Der dritte Bezugswert ist ein Drehmoment, das während einer Beschleunigung als Grenze zwischen einem stöchiometrischen Modus und einem Magermodus dient, und der optimale Wert wird für jede Motordrehzahl unter dem Gesichtspunkt der Kraftstoffverbrauchsleistung, der Abgasleistung und des Fahrverhaltens adaptiert. Die arithmetische Einheit 426 nimmt Bezug auf ein vorab erstelltes Kennfeld, um einen dritten Bezugswert zu berechnen, der für die Motordrehzahl geeignet ist. Man beachte, dass der dritte Bezugswert der gleiche Wert sein kann wie der oben genannte erste Bezugswert. Der dritte Bezugswert wird in den Zeichnungen als „Ref3” beschrieben.
  • Nun wird die arithmetische Einheit 404 beschrieben. Das geforderte erste Drehmoment wird in die arithmetische Einheit 404 eingegeben. Außerdem werden der erste Bezugswert und der dritte Bezugswert, die durch die arithmetische Einheit 420 berechnet werden, für die arithmetische Einheit 404 eingestellt. Die arithmetische Einheit 404 ändert den Wert der virtuellen ersten Luftzahl, der verwendet wird, um die Soll-Luftmenge zu berechnen, auf Basis der Beziehung zwischen dem geforderten ersten Drehmoment und dem ersten Bezugswert, die eingegeben worden sind. Genauer schaltet die arithmetische Einheit 404 die virtuelle erste Luftzahl von einer ersten Luftzahl auf eine zweite Luftzahl oder von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl um. Die erste Luftzahl ist die theoretische Luftzahl (zum Beispiel 14,5). Die erste Luftzahl wird in den Zeichnungen als „AF1” beschrieben. Die zweite Luftzahl beinhaltet ein magereres Gemisch als die erste Luftzahl und ist auf einen bestimmten festen Wert (zum Beispiel 22,0) eingestellt. Die zweite Luftzahl wird in den Zeichnungen als „AF2” beschrieben. Die arithmetische Einheit 404 entspricht einer Parameterwertänderungseinrichtung, genauer einer Einrichtung zum Ändern eines ersten Parameterwerts, die in der Parameterwertänderungseinrichtung der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
  • Während eines Zeitraums, in dem das geforderte erste Drehmoment größer ist als der erste Bezugswert, stellt die arithmetische Einheit 404 die virtuelle erste Luftzahl ansprechend darauf, dass das geforderte erste Drehmoment höher ist als der erste Bezugswert, auf die erste Luftzahl ein. Falls das geforderte erste Drehmoment gemäß einer Verlangsamungsforderung des Fahrers sinkt und in Folge davon unter den ersten Bezugswert sinkt, schaltet die arithmetische Einheit 404 ansprechend darauf, dass das geforderte erste Drehmoment auf einen Wert sinkt, der unter oder bei dem ersten Bezugswert liegt, die virtuelle Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl um. Indessen stellt die arithmetische Einheit 404 während eines Zeitraums, in dem das geforderte erste Drehmoment kleiner ist als der dritte Bezugswert, die virtuelle erste Luftzahl ansprechend darauf, dass das geforderte erste Drehmoment keiner ist als der dritte Bezugswert, auf die zweite Luftzahl ein. Wenn das geforderte erste Drehmoment gemäß einer Verlangsamungsforderung des Fahrers steigt und in Folge davon das geforderte erste Drehmoment größer wird als der dritte Bezugswert, schaltet die arithmetische Einheit 404 ansprechend darauf, dass das geforderte erste Drehmoment auf oder über den dritten Bezugswert steigt, die virtuelle erste Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl um.
  • Nun wird die arithmetische Einheit 410 beschrieben. Das geforderte erste Drehmoment wird in die arithmetische Einheit 410 eingegeben. Ferner werden der erste Bezugswert, der zweite Bezugswert und der dritte Bezugswert, die in der arithmetischen Einheit 420 berechnet werden, in der arithmetischen Einheit 410 eingestellt. Ferner werden jeweils Werte der ersten Luftzahl und der zweiten Luftzahl, die denen gleich sind, die in der arithmetischen Einheit 404 eingestellt worden sind, in der arithmetischen Einheit 410 eingestellt.
  • Die arithmetische Einheit 410 ändert den Wert der virtuellen zweiten Luftzahl, der verwendet wird, um die Soll-Luftmenge zu berechnen, auf Basis der Beziehung zwischen dem eingegebenen geforderten ersten Drehmoment und dem eingegebenen Bezugswert. Die arithmetische Einheit 410 entspricht einer Parameterwertänderungsfunktion in der vorliegenden Erfindung, genauer einer Einrichtung zum Ändern eines zweiten Parameterwerts, die in der Parameterwertänderungseinrichtung enthalten ist.
  • Zunächst wird eine Änderung der virtuellen zweiten Luftzahl beschrieben, die in der Situation vonstattengeht, wo das geforderte erste Drehmoment ansprechend auf die Verlangsamungsforderung durch den Fahrer kleiner wird. In einem Zeitraum, in dem das geforderte erste Drehmoment größer ist als der geforderte zweite Bezugswert, stellt die arithmetische Einheit 410 die virtuelle zweite Luftzahl ansprechend darauf, dass das geforderte erste Drehmoment höher ist als der zweite Bezugswert, auf die erste Luftzahl ein. Wenn das geforderte erste Drehmoment in angemessener Zeit kleiner wird als der zweite Bezugswert, beginnt die arithmetische Einheit 410 ansprechend auf die Senkung des geforderten ersten Drehmoments auf den zweiten Bezugswert oder darunter mit der Änderung der virtuellen zweiten Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die Seite eines magereren Gemisches. Anschließend ändert die arithmetische Einheit 410 gemäß dem Umstand, dass das geforderte erste Drehmoment vom zweiten Bezugswert auf den ersten Bezugswert sinkt, die virtuelle zweite Luftzahl allmählich von der ersten Luftzahl in die zweite Luftzahl. Das heißt, während einer Verlangsamung, wenn das geforderte erste Drehmoment sinkt, wird die virtuelle zweite Luftzahl in einem Zeitraum bis das geforderte erste Drehmoment vom zweiten Bezugswert auf den ersten Bezugswert gesenkt worden ist, allmählich von der ersten Luftzahl in die zweite Luftzahl geändert, bevor die virtuelle erste Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet wird. Man beachte, dass das Verfahren zum allmählichen Ändern der virtuellen zweiten Luftzahl nicht beschränkt ist. Wenn zum Beispiel eine Weichtastfilterverarbeitung erster Ordnung und eine Verarbeitung eines gewichteten Mittelwerts verwendet werden, kann die virtuelle zweite Luftzahl allmählich von der ersten Luftzahl in die zweite Luftzahl geändert werden. Selbstverständlich kann die virtuelle zweite Luftzahl mit einer konstanten Änderungsrate von der ersten Luftzahl in die zweite Luftzahl geändert werden.
  • Nun wird die Änderung der virtuellen zweiten Luftzahl in der Situation, wo das geforderte erste Drehmoment gemäß der Beschleunigungsforderung des Fahrers steigt, beschrieben. In einem Zeitraum, in dem das geforderte erste Drehmoment kleiner ist als der dritte Bezugswert, stellt die arithmetische Einheit 404 die virtuelle zweite Luftzahl ansprechend darauf, dass das geforderte erste Drehmoment keiner ist als der dritte Bezugswert, auf die zweite Luftzahl ein. Wenn das geforderte erste Drehmoment in angemessener Zeit größer wird als der dritte Bezugswert, beginnt die arithmetische Einheit 404 ansprechend auf die Erhöhung des geforderten ersten Drehmoments auf den dritten Bezugswert oder höher mit der Änderung der virtuellen zweiten Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die Seite eines fetteren Gemisches. Anschließend ändert die arithmetische Einheit 404 gemäß dem Umstand, dass das geforderte erste Drehmoment weiter über den dritten Bezugswert hinaus steigt, die virtuelle zweite Luftzahl allmählich von der zweiten Luftzahl in die erste Luftzahl. Das heißt, während einer Beschleunigung, wenn das geforderte erste Drehmoment steigt, wird die virtuelle zweite Luftzahl gemäß dem weiteren Anstieg des geforderten ersten Drehmoments allmählich von der zweiten Luftzahl in die erste Luftzahl geändert, nachdem die virtuelle erste Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet worden ist.
  • Nun wird die arithmetische Einheit 406 beschrieben. Die arithmetische Einheit 406 entspricht einer Einrichtung zum Umschalten einer Soll-Luftzahl in der vorliegenden Erfindung. Die erste Luftzahl, die im stöchiometrischen Modus verwendet wird, und die zweite Luftzahl, die im Magermodus verwendet wird, werden vorab als Voreinstellungswerte der Soll-Luftzahl in der arithmetischen Einheit 406 eingestellt. Die von der arithmetischen Einheit 404 bestimmte virtuelle erste Luftzahl, ein Wert für die erste Soll-Luftmenge, der in einem vorangegangenen Schritt durch die arithmetische Einheit 190 berechnet worden ist, und ein Wert für die geschätzte Luftmenge, der in einem vorangegangenen Schritt durch die arithmetische Einheit 174 berechnet worden ist, werden in die arithmetische Einheit 406 eingegeben.
  • Zuerst wird ein Umschalten der Soll-Luftzahl in einer Situation, wo das geforderte erste Drehmoment gemäß einer Verlangsamungsforderung des Fahrers sinkt, beschrieben. Sobald erfasst wird, dass die virtuelle erste Luftzahl, die von der arithmetischen Einheit 404 eingegeben wird, von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet worden ist, berechnet die arithmetische Einheit 406 einen Unterschied zwischen der ersten Soll-Luftmenge und der geschätzten Luftmenge. Wenn die geschätzte Luftmenge der ersten Soll-Luftmenge ausreichend nahe kommt, genauer, wenn der Unterschied zwischen der ersten Soll-Luftmenge und der geschätzten Luftmenge auf oder unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt, schaltet die arithmetische Einheit 406 anschließend die Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl um. Das heißt, während der Verlangsamung, wenn das geforderte erste Drehmoment sinkt, wird ein Umschalten der Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl durchgeführt, nachdem die virtuelle Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet worden ist. Durch Umschalten der Soll-Luftzahl wird der Betriebsmodus vom stöchiometrischen Modus auf den Magermodus umgeschaltet.
  • Nun wird ein Umschalten der Soll-Luftzahl in einer Situation, wo das geforderte erste Drehmoment gemäß der Beschleunigungsforderung des Fahrers steigt, beschrieben. Sobald erfasst wird, dass die virtuelle erste Luftzahl, die von der arithmetischen Einheit 404 eingegeben wird, von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet worden ist, schaltet die arithmetische Einheit 406 ansprechend darauf die Soll-Luftmenge von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl um. Das heißt, während der Beschleunigung, wenn das geforderte erste Drehmoment steigt, wird ein Umschalten der Soll-Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl gleichzeitig mit dem Umschalten der virtuellen ersten Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl durchgeführt. Durch Umschalten der Soll-Luftzahl wird der Betriebsmodus vom Magermodus auf den stöchiometrischen Modus umgeschaltet.
  • Schließlich wird nun die arithmetische Einheit 408 beschrieben. Die arithmetische Einheit 408 berechnet das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten. Wie oben beschrieben, wird das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten zusammen mit dem geforderten dritten Drehmoment und dem anderen dritten Drehmoment in die arithmetische Einheit 146 eingegeben, und der kleinste Wert von diesen Werten wird von der arithmetischen Einheit 146 ausgewählt. Das geforderte dritte Drehmoment und das andere dritte Drehmoment sind normalerweise ungültige Werte und werden nur in einem Fall, wo ein spezielles Ereignis stattgefunden hat, auf gültige Werte umgeschaltet. Das gleiche gilt auch für das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten, und die arithmetische Einheit 430 stellt den Ausgangswert des dritten Soll-Drehmoments beim Umschalten normalerweise auf einen ungültigen Wert ein.
  • Das geforderte erste Drehmoment, die Soll-Luftzahl und die virtuelle erste Luftzahl werden in die arithmetische Einheit 408 eingegeben. Gemäß der Logik der arithmetischen Einheiten 404 und 408 stimmen die Soll-Luftzahl und die virtuelle erste Luftzahl überein, bevor der Betriebsmodus umgeschaltet wird, und sie stimmen auch überein, nachdem der Umschaltprozess abgeschlossen worden ist. Während einer Verarbeitung zum Umschalten des Betriebsmodus bildet sich jedoch ein Abstand zwischen der Soll-Luftzahl und der virtuellen ersten Luftzahl. Die arithmetische Einheit 408 berechnet das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten, das einen gültigen Wert aufweist, nur während eines Zeitraums, in dem ein Abstand zwischen der Soll-Luftzahl und der virtuellen ersten Luftzahl entsteht. In diesem Fall wird das geforderte erste Drehmoment als der gültige Wert des dritten Soll-Drehmoments beim Umschalten verwendet. Das heißt, während eines Zeitraums, in dem ein Abstand zwischen der Soll-Luftzahl und der virtuellen ersten Luftzahl entsteht, wird das geforderte erste Drehmoment von der arithmetischen Einheit 408 als drittes Soll-Drehmoment beim Umschalten ausgegeben.
  • Das obige ist eine ausführlichen Beschreibung der Logik der arithmetischen Einheit 122, das heißt der Logik zum Umschalten des Betriebsmodus, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird. Nun werden Steuerungsergebnisse in einem Fall, wo eine Motorsteuerung gemäß der oben beschriebenen Logik ausgeführt wird, auf Basis eines Zeitschemas beschrieben, das ein Bild davon wiedergibt.
  • Nun wird zunächst ein Ergebnis einer Steuerung gemäß einem Vergleichsbeispiel in Bezug auf die Logik, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, beschrieben. Das Ergebnis der Steuerung gemäß dem Vergleichsbeispiel ist das Ergebnis in dem Fall einer Rückwärtsberechnung der zweiten Soll-Luftmenge, mit der das zweite Soll-Drehmoment zu erreichen ist, aus dem zweiten Soll-Drehmoment unter Verwendung der Soll-Effizienz und der virtuellen ersten Soll-Luftzahl in einer arithmetischen Einheit, die der arithmetischen Einheit 192 in der vorliegenden Ausführungsform entspricht. Das heißt, das Vergleichsbeispiel zeigt das Ergebnis der Steuerung für den Fall der Durchführung einer Luftmengensteuerung nur durch die virtuelle erste Luftzahl ohne Verwendung der virtuellen zweiten Luftzahl. Da die vorliegende Erfindung eine Besorgnis ausräumt, die im Vergleichsbeispiel besteht, wird davon ausgegangen, dass der Vorteil der Logik, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, deutlicher wird, wenn das Ergebnis der Steuerung gemäß dem Vergleichsbeispiel und die damit verbundene Besorgnis zuvor klar gemacht werden.
  • 3 ist ein Zeitschema, das ein Bild des Ergebnisses einer Steuerung gemäß dem Vergleichsbeispiel während einer Verlangsamung zeigt. 4 ist ein Zeitschema, das ein Bild des Ergebnisses einer Steuerung gemäß dem Vergleichsbeispiel während der Beschleunigung zeigt. Sowohl in 3 als auch in 4 veranschaulicht eine Grafik auf einer ersten Höhe Änderungen des geforderten Drehmoments und des tatsächlichen Drehmoments im Zeitverlauf. Eine Grafik auf einer zweiten Höhe veranschaulicht Änderungen der ersten Soll-Luftmenge und der tatsächlichen Luftmenge im Zeitverlauf. Eine Grafik auf einer dritten Höhe veranschaulicht Änderungen des Soll-Turboaufladungsdrucks und des tatsächlichen Turboaufladungsdrucks. Eine Grafik auf einer vierten Höhe veranschaulicht eine Änderung des Soll-Wastegateventilöffnungsgrads im Zeitverlauf. Eine Grafik auf einer fünften Höhe veranschaulicht eine Änderung des Soll-Drosselöffnungsgrads im Zeitverlauf. Eine Grafik auf einer sechsten Höhe zeigt Änderungen der Soll-Luftzahl und der virtuellen ersten Luftzahl, die der Parameter zum Berechnen der Soll-Luftmenge ist, im Zeitverlauf. Die virtuelle erste Luftzahl ist ein Parameter, der die Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in das Drehmoment angibt, und die Luftmenge, die nötig ist, um das geforderte Drehmoment mit der virtuellen ersten Luftzahl zu erreichen, ist die Soll-Luftmenge. In dem Vergleichsbeispiel werden sowohl die Soll-Luftzahl als auch die virtuelle Luftzahl beide in einem Schritt zwischen der ersten Luftzahl (der theoretischen Luftzahl) und der zweiten Luftzahl (der Luftzahl, die ein mageres Gemisch beinhaltet) umgeschaltet. Ferner ist in der Grafik eine Änderung der tatsächlichen Luftzahl im Zeitverlauf zusammen mit diesen Luftzahlen dargestellt. Eine Grafik auf einer siebten Höhe veranschaulicht eine Änderung des Zündzeitpunkts im Zeitverlauf.
  • Das in 3 dargestellte Steuerungsergebnis wird zuerst betrachtet. Gemäß dem in 3 dargestellten Vergleichsbeispiel wird während der Verlangsamung die virtuelle erste Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet, bevor die Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet wird. Durch das Umschalten wird die erste Soll-Luftmenge in einem Schritt auf die Luftmenge erhöht, die der zweiten Luftzahl entspricht. Anschließend wird der Soll-Drosselöffnungsgrad ansprechend auf die Vergrößerung der ersten Soll-Luftmenge in einem großen Umfang hin zur Öffnungsseite geändert, und die tatsächliche Luftmenge steigt, so dass sie der ersten Soll-Luftmenge folgt.
  • Ferner wird gemäß dem in 3 dargestellten Vergleichsbeispiel die virtuelle erste Luftzahl von der ersten Luftzahl in die zweite Luftzahl geändert, wodurch der Soll-Turboaufladungsdruck in einem Schritt auf den Turboaufladungsdruck steigt, welcher der zweiten Luftzahl entspricht. Anschließend wird der Soll-Wastegateventilöffnungsgrad ansprechend auf die Vergrößerung des Soll-Turboaufladungsdrucks in einem großen Umfang hin zu einer Schließungsseite geändert, und der tatsächliche Turboaufladungsdruck steigt, so dass er dem Soll-Turboaufladungsdruck folgt.
  • Wie oben angegeben, wird gemäß dem in 3 dargestellten Vergleichsbeispiel die erste Soll-Luftmenge vor dem Umschalten der Soll-Luftzahl erhöht, wodurch die Luftmenge vor dem Zeitpunkt des Umschaltens der Soll-Luftzahl auf die Menge erhöht werden kann, die der zweiten Luftzahl entspricht. Ferner wird der Zündzeitpunkt um den Betrag, um den die erste Soll-Luftmenge erhöht wird, vor dem Umschalten der ersten Luftzahl von einem optimalen Zündzeitpunkt aus verzögert, und daher wird die Erhöhung des Drehmoments durch die überschüssige Luftmenge durch eine Senkung des Drehmoments durch Verzögern des Zündzeitpunkts getilgt.
  • Es wird ein in 4 dargestelltes Steuerungsergebnis betrachtet. Gemäß einem in 4 dargestellten Vergleichsbeispiel wird die virtuelle erste Luftzahl während einer Beschleunigung gleichzeitig mit dem Umschalten der Soll-Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet. Durch das Umschalten wird die erste Soll-Luftmenge in einem Schritt auf die Luftmenge gesenkt, die der ersten Luftzahl entspricht. Anschließend wird der Soll-Drosselöffnungsgrad ansprechend auf die Verkleinerung der ersten Soll-Luftmenge in einem großen Umfang hin zur Schließungsseite geändert, und die tatsächliche Luftmenge sinkt, so dass sie der ersten Soll-Luftmenge folgt.
  • Ferner sinkt gemäß dem in 4 dargestellten Vergleichsbeispiel der Soll-Turboaufladungsdruck in einem Schritt auf den Turboaufladungsdruck, welcher der ersten Luftzahl entspricht, durch Umschalten der virtuellen ersten Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl. Anschließend wird der Soll-Wastegateventilöffnungsgrad ansprechend auf die Verkleinerung des Soll-Turboaufladungsdrucks in einem großen Umfang hin zu einer Öffnungsseite geändert, und der tatsächliche Turboaufladungsdruck sinkt, so dass er dem Soll-Turboaufladungsdruck folgt. Dabei wird die tatsächliche Luftmenge wegen einer Verzögerung, mit der die Luft auf eine Betätigung des Stellglieds anspricht, zeitweise wesentlich größer als die Soll-Luftmenge, aber der Zündzeitpunkt wird in Bezug auf den optimalen Zündzeitpunkt verzögert, wodurch die Erhöhung des Drehmoments aufgrund der überschüssigen Luftmenge durch eine Erniedrigung des Drehmoments aufgrund einer Verzögerung des Zündzeitpunkts getilgt wird.
  • Jedoch tritt in dem Vergleichsbeispiel sowohl bei der Verzögerung als auch bei der Beschleunigung während des Umschaltens der Soll-Luftzahl ein Turboloch auf, und es besteht Besorgnis, dass das Turboloch eine Schwankung des Drehmoments bewirkt. 3 und 4 zeigen die Bilder der befürchteten Änderung des tatsächlichen Drehmoments. Es wird befürchtet, dass während der Verlangsamung, wenn die Soll-Luftmenge und der Soll-Turboaufladungsdruck in einem Schritt steigen, die tatsächliche Luftmenge und der tatsächliche Turboaufladungsdruck nicht mit hoher Geschwindigkeit steigen, um der Erhöhung zu folgen. Der Grund dafür ist, dass auch dann, wenn der Soll-Wastegateventilöffnungsgrad in einem Schritt auf die Schließungsseite geändert wird, der tatsächliche Turboaufladungsdruck wegen des sogenannten Turbolochs in dem Motor, der mit dem Turbolader ausgerüstet ist, nicht sofort steigt. Wie oben beschrieben, wird in dem Zeitraum, in dem die Luftmenge vor dem Umschalten der Soll-Luftzahl erhöht wird, der Zündzeitpunkt verzögert, um die Erhöhung des Drehmoments aufgrund der überschüssigen Luftmenge zu tilgen. In dem in 3 dargestellten Vergleichsbeispiel ist zu befürchten, dass die Verzögerungszeit des Zündzeitpunkts wegen einer langsamen Vergrößerung der Luftmenge aufgrund eines Turbolochs lang wird und eine Zeitgrenze (zum Beispiel 0,5 bis 1,0 s oder länger), die auf Basis der Temperaturbeschränkungen des Abgassystems, wie des Turboladers und des Katalysators, eingestellt wird, überschreitet. In diesem Fall kann ein Anstieg des Drehmoments aufgrund einer überschüssigen Luftmenge durch die Senkung des Drehmoments durch die Verzögerung des Zündzeitpunkts nicht getilgt werden, und es kommt zu einer Drehmomentschwankung. Ferner wird befürchtet, dass während der Beschleunigung, bevor die erste Soll-Luftmenge und der Soll-Turboaufladungsdruck in einem Schritt sinken, die tatsächliche Luftmenge und der tatsächliche Turboaufladungsdruck der ersten Soll-Luftmenge und dem Soll-Turboaufladungsdruck wegen eines Turbolochs nicht mit hoher Geschwindigkeit folgen. In dem in 4 dargestellten Vergleichsbeispiel kommen Turbolöcher jeweils während einer Erhöhung der Soll-Luftmenge und einer Erhöhung des Soll-Turboaufladungsdrucks vor, bevor und nachdem die erste Soll-Luftmenge und der Soll-Turboaufladungsdruck in einem Schritt sinken. In diesem Fall kann die tatsächliche Luftmenge der ersten Soll-Luftmenge sofort folgen, und es kommt zu Drehmomentschwankungen.
  • Die oben beschriebenen Befürchtungen in dem Vergleichsbeispiel, das in 3 dargestellt ist, werden wie folgt gemäß der Logik gelöst, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird.
  • 5 ist ein Zeitschema, das ein Bild von Ergebnissen einer Steuerung zeigt, die von der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform während einer Verlangsamung durchgeführt wird. 6 ist ein Zeitschema, das ein Bild von Ergebnissen einer Steuerung zeigt, die von der ECU gemäß der vorliegenden Ausführungsform während einer Beschleunigung durchgeführt wird. Sowohl in 5 als auch in 6 zeigt eine Grafik auf der ersten Höhe Änderungen des Drehmoments im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben, bezeichnet „TQ1r” das geforderte erste Drehmoment, „TQ3c” bezeichnet das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten und „TQe” bezeichnet ein geschätztes Drehmoment. Man beachte, dass in diesem Fall davon ausgegangen wird, dass das geforderte erste Drehmoment das endgültige erste Soll-Drehmoment ist und dass das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten das endgültige dritte Drehmoment ist. Ferner ist das geforderte zweite Drehmoment hier nicht dargestellt, aber das geforderte zweite Drehmoment hat den gleichen Wert wie das geforderte erste Drehmoment. Ferner wird zusätzlich zu diesen Drehmomenten das tatsächliche Drehmoment von einer gestrichelten Linie in dem Diagramm dargestellt. Jedoch wird das tatsächliche Drehmoment von der tatsächlichen Motorsteuerung nicht gemessen. Die Linie für das tatsächliche Drehmoment, die in dem Diagramm gezeigt ist, ist eine imaginäre Linie, die durch Testergebnisse gestützt wird.
  • Eine Grafik auf einer zweiten Höhe in 5 und 6 zeigt Änderungen der Luftmenge im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben bezeichnet „KLt1” die erste Soll-Luftmenge, „KLe” bezeichnet die geschätzte Luftmenge. Zusätzlich zu diesen Luftmengen wird auch die tatsächliche Luftmenge von einer gestrichelten Linie in dem Diagramm dargestellt. Jedoch wird die tatsächliche Luftmenge von der tatsächlichen Motorsteuerung nicht gemessen. Die Linie für die tatsächliche Luftmenge, die in dem Diagramm gezeigt ist, ist eine imaginäre Linie, die durch Testergebnisse gestützt wird.
  • Grafiken auf dritten Höhen in 5 und 6 zeigen Änderungen des Soll-Turboaufladungsdrucks im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben, bezeichnet „Pct” den Soll-Turboaufladungsdruck. In den Grafiken werden die tatsächlichen Turboaufladungsdruck durch die gepunkteten Linien zusammen mit dem Soll-Turboaufladungsdruck ausgedrückt.
  • Grafiken auf vierten Höhen in 5 und 6 zeigen Änderungen des Soll-Wastegateventilöffnungsgrads im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben bezeichnet „WGV” den Soll-Wastegateventilöffnungsgrad.
  • Grafiken auf fünften Höhen in 5 und 6 zeigen Änderungen des Soll-Drosselöffnungsgrads im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben bezeichnet „TA” den Soll-Drosselöffnungsgrad.
  • Eine Grafik auf einer sechsten Ebene in 5 und 6 zeigt Änderungen einer Soll-Effizienz beim Umschalten. Wie oben beschrieben bezeichnet „ηtc” die Soll-Umschalteffizienz. Man beachte, dass in diesem Fall die Soll-Umschalteffizienz eine endgültige Soll-Effizienz ist.
  • Eine Grafik auf einer siebten Ebene in 5 und 6 zeigt Änderungen der angezeigten zündzeitpunktabhängigen Effizienz im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben, bezeichnet „ηi” die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz.
  • Eine Grafik auf einer achten Höhe in 5 und 6 zeigt Änderungen der Luftzahl im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben, bezeichnet „AFt” die Soll-Luftzahl und „AFh1” bezeichnet die erste virtuelle Luftzahl und „AFh2” bezeichnet die zweite virtuelle Luftzahl. Die erste virtuelle Luftzahl ist ein Parameter, der die Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment angibt, und die Luftmenge, die nötig ist, um das geforderte erste Drehmoment mit der ersten virtuellen Luftzahl zu erreichen, ist die erste Soll-Luftmenge. Ferner ist auch die zweite virtuelle Luftzahl ein Parameter der gleichen Art wie die erste virtuelle Luftzahl, und die Luftmenge, die nötig ist, um das geforderte zweite Drehmoment mit der zweiten virtuellen Luftzahl zu erreichen, ist die zweite Soll-Luftmenge. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Soll-Luftzahl und die erste virtuelle Luftzahl beide in einem Schritt zwischen der ersten Luftzahl (der theoretischen Luftzahl) und der zweiten Luftzahl (der Luftzahl mit dem mageren Gemisch) umgeschaltet, und die zweite virtuelle Luftzahl wird allmählich zwischen der ersten Luftzahl (der theoretischen Luftzahl) und der zweiten Luftzahl (der Luftzahl mit dem mageren Gemisch) umgeschaltet. Ferner zeigen die Grafiken die Änderungen der tatsächlichen Luftzahl im Zeitverlauf zusammen mit diesen Luftzahlen durch die gepunkteten Linien.
  • Eine Grafik auf einer neunten Höhe in 5 und 6 und eine Grafik auf einer siebten Höhe in 5 zeigen Änderung des Zündzeitpunkts im Zeitverlauf. Wie oben beschrieben, bezeichnet „SA” den Zündzeitpunkt.
  • Ergebnisse für eine Steuerung während einer Verlangsamung werden nun auf der Basis von 5 beschrieben. Während einer Verlangsamung wird bis zu einer Senkung des geforderten ersten Drehmoments auf einen Pegel des zweiten Bezugswerts, der mit „Ref2” beschrieben wird, die Soll-Luftzahl bei der ersten Luftzahl, das heißt der theoretischen Luftzahl gehalten, und die erste virtuelle Luftzahl und die zweite virtuelle Luftzahl werden ebenfalls bei der ersten Luftzahl gehalten. Somit sinken die erste Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten ersten Drehmoment und der ersten virtuellen Luftzahl berechnet wird, und die zweite Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten zweiten Drehmoment und der zweiten virtuellen Luftzahl berechnet wird, ansprechend auf eine Senkung des geforderten ersten Drehmoments. Während dieses Zeitraums wird das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten ansprechend darauf, dass die Soll-Luftzahl und die virtuelle Luftzahl übereinstimmen, auf einen ungültigen Wert eingestellt. Da die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz 1 wird, wenn das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten ein ungültiger Wert ist, wird der Zündzeitpunkt beim optimalen Zündzeitpunkt gehalten. Man beachte, dass sich der Zündzeitpunkt in dem Diagramm gemäß einer Abnahme des geforderten ersten Drehmoments ändert, dies aber eine Änderung ist, die der Änderung des optimalen Zündzeitpunkts in Abhängigkeit von der Motordrehzahl oder der Luftmenge entspricht.
  • Wenn das geforderte erste Drehmoment niedriger wird als der zweite Bezugswert, werden die Soll-Luftzahl und die erste virtuelle Luftzahl bei der theoretischen Luftzahl gehalten, während die zweite virtuelle Luftzahl allmählich zur mageren Seite hin verändert wird. Während das geforderte erste Drehmoment sinkt, wird die zweite virtuelle Luftzahl eine, die ein mageres Gemisch beinhaltet, wodurch eine Abnahme der zweiten Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten zweiten Drehmoment und der zweiten virtuellen Luftzahl berechnet wird, beschränkt wird. Da eine Abnahme des Soll-Turboaufladungsdrucks, der aus der zweiten Soll-Luftmenge berechnet wird, damit beschränkt wird, folgt der tatsächliche Turboaufladungsdruck dem Soll-Turboaufladungsdruck, und eine Senkung des tatsächlichen Turboaufladungsdrucks wird beschränkt.
  • Das geforderte erste Drehmoment senkt die Höhe des ersten Bezugswerts, der mit „Ref1” beschrieben wird, in angemessener Zeit, und dabei erreicht die zweite virtuelle Luftzahl die zweite Luftzahl. Anschließend wird zu diesem Zeitpunkt die erste virtuelle Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet. Das heißt, wenn das geforderte erste Drehmoment niedriger wird als der erste Bezugswert, wird die Soll-Luftzahl bei der theoretischen Luftzahl gehalten, während die erste virtuelle Luftzahl in einem Schritt eine wird, die ein magereres Gemisch beinhaltet. Ein Betrieb gemäß der zweiten Luftzahl, die ein magereres Gemisch beinhaltet, benötigt eine größere Luftmenge als die Luftmenge, die für einen Betrieb gemäß der ersten Luftzahl nötig ist, bei der es sich um die theoretische Luftzahl handelt. Wenn die erste virtuelle Luftzahl, die zum Berechnen der Soll-Luftmenge verwendet wird, in einem Schritt auf die zweite Luftzahl umgeschaltet wird, wird auch die erste Soll-Luftmenge zum Zeitpunkt einer solchen Umschaltung in einem Schritt größer. Gemäß der Logik, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, ist der Soll-Turboaufladungsdruck, der dem Betrieb entspricht, durch die zweite Luftzahl, die eine magere Luftzahl ist, zum Zeitpunkt des Umschaltens der ersten virtuellen Luftzahl bereits verwirklicht, und daher werden die tatsächliche Luftmenge und die geschätzte Luftmenge, die ein geschätzter Wert der tatsächlichen Luftmenge ist, mit hoher Geschwindigkeit höher, ohne von Turbolöchern beeinflusst zu werden, wie in dem oben genannten Ausführungsbeispiel. Die tatsächliche Luftmenge und die geschätzte Luftmenge nähern sich der Soll-Luftmenge an und in Folge davon sinkt der Unterschied zwischen der Soll-Luftmenge und der geschätzten Luftmenge auf oder unter einen Schwellenwert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet.
  • Während eines Zeitraums bis die Soll-Luftzahl und die erste virtuelle Luftzahl wieder übereinstimmen, nachdem das geforderte erste Drehmoment unter den zweiten Bezugswert gesunken ist und die Soll-Luftzahl und die erste virtuelle Luftzahl voneinander abgewichen sind, wird das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten auf den gleichen Wert eingestellt wie das geforderte erste Drehmoment, bei dem es sich um einen gültigen Wert handelt. Indessen wird das geschätzte Drehmoment, das bei der ersten virtuellen Luftzahl vorausgesagt wird, ein Wert, der größer ist als das geforderte erste Drehmoment, das bei der ersten Soll-Luftzahl vorausgesagt wird, da die erste virtuelle Luftzahl, die für die Berechnung der Soll-Luftmenge verwendet wird, ein magereres Gemisch beinhaltet als die Soll-Luftzahl. Infolgedessen wird die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz, die das Verhältnis des dritten Soll-Drehmoments beim Umschalten in Bezug auf das geschätzte Drehmoment ist, ein Wert, der kleiner ist als eins. Anschließend wird ansprechend darauf, dass die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz kleiner wird als eins, der Zündzeitpunkt gegenüber dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert. Infolgedessen wird eine Erhöhung des Drehmoment wegen der überschüssigen Luftmenge durch die Senkung des Drehmoments wegen der Verzögerung des Zündzeitpunkts getilgt, und die Abweichung des tatsächlichen Drehmoments vom geforderten ersten Drehmoment wird verhindert.
  • Wie in dem oben genannten Vergleichsbeispiel dargestellt ist, steigt die erste Soll-Luftmenge in einem Schritt, wenn die Luftzahl, die zur Berechnung der zweiten Luftmenge verwendet wird, gleichzeitig mit dem Umschalten der ersten virtuellen Luftzahl, die in der ersten Soll-Luftmenge verwendet wird, in einem Schritt von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umgeschaltet wird, und gleichzeitig steigt auch die zweite Luftmenge in einem Schritt. In diesem Fall steigt die tatsächliche Luftmenge wegen des Einflusses eines Turbolochs nicht mit hoher Geschwindigkeit, und daher ist es wahrscheinlich, dass der Verzögerungszeitraum des Zündzeitpunkts eine Grenze überschreitet. Jedoch wird gemäß der Logik, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, zum Zeitpunkt des Umschaltens der ersten virtuellen Luftzahl zur Verwendung in der ersten Soll-Luftmenge die zweite Soll-Luftmenge verwirklicht, die der zweiten Luftzahl entspricht, die ein magereres Gemisch beinhaltet. Somit folgt die tatsächliche Luftmenge der ersten Soll-Luftmenge mit hoher Geschwindigkeit, ohne von dem Turboloch beeinflusst zu werden, wie im oben genannten Vergleichsbeispiel, und daher kann die Situation, wo der Verzögerungszeitraum des Zündzeitpunkts die Grenze überschreitet und eine Drehmomentschwankung auftreten kann, effektiv beschränkt werden.
  • Wie oben angegeben, kann gemäß der Logik, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, die Luftzahl von der ersten Luftzahl, bei der es sich um die theoretische Luftzahl handelt, auf die zweite Luftzahl, bei der es sich um die Luftzahl handelt, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die theoretische Luftzahl, mit guter Ansprechbarkeit umgeschaltet werden, während eine sanfte Abnahme des Drehmoments gemäß der Verzögerungsforderung des Fahrers erzeugt wird.
  • Nun wird ein Steuerungsergebnis während einer Beschleunig auf der Basis von 6 beschrieben. Während einer Beschleunigung wird bis zu einer Erhöhung des geforderten ersten Drehmoments auf einen Pegel des dritten Bezugswerts die Soll-Luftzahl bei der zweiten Luftzahl, das heißt einer, die ein mageres Gemisch beinhaltet, gehalten, und die erste virtuelle Luftzahl und die zweite virtuelle Luftzahl werden ebenfalls bei der zweiten Luftzahl gehalten. Somit sinken die erste Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten ersten Drehmoment und der ersten virtuellen Luftzahl berechnet wird, und die zweite Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten zweiten Drehmoment und der zweiten virtuellen Luftzahl berechnet wird, ansprechend auf eine Erhöhung des geforderten ersten Drehmoments. Wenn jedoch der Soll-Turboaufladungsdruck mit der Erhöhung der ersten Soll-Luftmenge in eine Turboaufladungsregion eintritt, sinken die tatsächliche Luftmenge und die geschätzte Luftmenge wegen des Einflusses der Turbolöcher später als die erste Soll-Luftmenge. Das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten in diesem Zeitraum wird ansprechend darauf, dass die erste Soll-Luftmenge und die geschätzte Luftmenge einander entsprechen, zu einem ungültigen Wert gemacht. Da die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz 1 wird, wenn das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten einen ungültigen Wert aufweist, wird der Zündzeitpunkt beim optimalen Zündzeitpunkt gehalten.
  • Wenn das geforderte erste Drehmoment den dritten Bezugswert überschreitet, wird die erste virtuelle Luftzahl von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl, das heißt die theoretische Luftzahl umgeschaltet, und gleichzeitig damit wird die Soll-Luftzahl auch von der zweiten Luftzahl auf die erste Luftzahl umgeschaltet. Der Betrieb mit der ersten Luftzahl, das heißt der theoretischen Luftzahl, benötigt eine im Vergleich mit dem Betrieb mit der zweiten Luftzahl, das heißt der, die ein mageres Gemisch beinhaltet, kleinere Luftmenge. Somit wird die erste virtuelle Luftzahl zur Verwendung bei der Berechnung der ersten Soll-Luftmenge in einem Schritt auf die erste Luftzahl umgeschaltet, wodurch die erste Soll-Luftmenge zum Zeitpunkt des Umschaltens ebenfalls in einem Schritt sinkt. Jedoch sinken die tatsächliche Luftmenge und die geschätzte Luftmenge nicht in einem Schritt, sondern sinken später als die erste Soll-Luftmenge und kommen in angemessener Zeit mit der Soll-Luftmenge in Übereinstimmung.
  • Wenn das geforderte erste Drehmoment höher wird als der dritte Bezugswert, werden die Soll-Luftzahl und die erste virtuelle Luftzahl in einem Schritt auf die erste Luftzahl umgeschaltet, während die zweite virtuelle Luftzahl allmählich zur fetten Seite hin verändert wird. Während das geforderte erste Drehmoment steigt, wird die zweite virtuelle Luftzahl allmählich eine, die ein fetteres Gemisch beinhaltet, wodurch die Abnahme der zweiten Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten zweiten Drehmoment und der zweiten virtuellen Luftzahl berechnet wird, stärker beschränkt wird als bei der Verkleinerung der ersten Soll-Luftmenge. Da die Abnahme des Soll-Turboaufladungsdrucks, der aus der zweiten Soll-Luftmenge berechnet wird, damit beschränkt wird, wird die Senkung des tatsächlichen Turboaufladungsdrucks, der dem Soll-Turboaufladungsdruck folgt, ebenfalls beschränkt und wird in der Turboaufladungsregion gehalten.
  • In einem Zeitraum bis die erste Luftmenge und die geschätzte Luftmenge einander entsprechen, nachdem das geforderte erste Drehmoment den Bezugswert überschreitet, wird das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten auf den gleichen Wert eingestellt wie das geforderte erste Drehmoment, das ein gültiger Wert ist. Das geschätzte Drehmoment, das aus der geschätzten Luftmenge berechnet wird, weist einen größeren Wert auf als das geforderte erste Drehmoment, da die geschätzte Luftmenge wesentlich größer ist als die Soll-Luftmenge. Infolgedessen wird die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz, die das Verhältnis des dritten Soll-Drehmoments beim Umschalten zum geschätzten Drehmoment ist, ein Wert, der kleiner ist als 1. Anschließend wird der Zündzeitpunkt ansprechend darauf, dass die angezeigte zündzeitpunktabhängige – Effizienz kleiner wird als 1, vom optimalen Zündzeitpunkt aus verzögert. Infolgedessen wird die durch den Luftüberschuss bewirkte Erhöhung des Drehmoment durch die Senkung des Drehmoments wegen der Verzögerung des Zündzeitpunkts getilgt, und die Abweichung des tatsächlichen Drehmoments vom geforderten ersten Drehmoment wird verhindert.
  • Nachdem die erste Soll-Luftmenge und die geschätzte Luftmenge einander entsprechen, werden die erste Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten ersten Drehmoment und der ersten virtuellen Luftzahl berechnet wird, und die zweite Soll-Luftmenge, die aus dem geforderten zweiten Drehmoment und der zweiten virtuellen Luftzahl berechnet wird, ansprechend auf die Erhöhung des geforderten ersten Drehmoments wieder größer. Das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten in diesem Zeitraum wird ansprechend darauf, dass die erste Soll-Luftmenge und die geschätzte Luftmenge einander entsprechen, zu einem ungültigen Wert gemacht. Da die angezeigte zündzeitpunktabhängige Effizienz 1 wird, wenn das dritte Soll-Drehmoment beim Umschalten einen ungültigen Wert aufweist, wird der Zündzeitpunkt bei einem optimalen Zündzeitpunkt gehalten. Da in dem oben genannten Vergleichsbeispiel der tatsächliche Turboaufladungsdruck vorübergehend auf eine natürliche Aspirationsregion gesenkt wird, werden die tatsächliche Luftmenge in diesem Zeitraum und die geschätzte Luftmenge, die ein Schätzwert für die tatsächliche Luftmenge ist, wegen des Einflusses des Turbolochs später erhöht als die Soll-Luftmenge. Jedoch wird gemäß der Logik, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, der tatsächliche Turboaufladungsdruck zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Änderung der ersten Soll-Luftmenge in eine Anstiegsrichtung ändert, in der Turboaufladungsregion gehalten Somit folgt die tatsächliche Luftmenge der ersten Soll-Luftmenge mit hoher Geschwindigkeit, ohne von Turbolöchern beeinflusst zu werden wie im oben genannten Vergleichsbeispiel, und daher kann die Situation, wo es zu einer Drehmomentschwankung kommen kann, effektiv beschränkt werden.
  • Wie oben kann gemäß der Logik, die in der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, von den Drehmomentschwankungen vor und nach dem Umschalten der Luftzahl von der zweiten Luftzahl, das heißt einer Luftzahl, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die theoretische Luftzahl, auf die erste Luftzahl, das heißt die theoretische Luftzahl, die Drehmomentschwankung zumindest nach dem Umschalten der Luftzahl eliminiert werden. Man beachte, dass 7 Einstellungen der Betriebsbereiche in der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Betriebsbereiche werden vom Ansaugrohrdruck und von der Motordrehzahl definiert. Gemäß 8 wird eine Magermodusregion, in welcher der Magermodus ausgewählt ist, in einer Region von niedriger bis mittlerer Drehzahl und von niedriger bis mittlerer Last eingestellt. Aus 8 geht hervor, dass während der Beschleunigung der Betriebsmodus vom stöchiometrischen Modus auf den Magermodus umgeschaltet wird, und dass während der Verlangsamung der Betriebsmodus vom Magermodus auf den stöchiometrischen Modus umgeschaltet wird. Ferner geht aus 8 auch hervor, dass eine Region, in welcher der Magermodus ausgewählt ist, auch in einer Turboaufladungsregion vorliegt, in welcher der Ansaugrohrdruck höher wird als der Atmosphärendruck. Die Einstellungen der Betriebsbereiche wie in 8 dargestellt werden in der ECU abgebildet und gespeichert. Die ECU führt ein Umschalten des Betriebsmodus gemäß dem Kennfeld durch.
  • [Andere]
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann dadurch ausgeführt werden, dass sie auf verschiedene Weise innerhalb eines Bereichs modifiziert wird, der nicht vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abweicht. Zum Beispiel können Modifikationen wie folgt übernommen werden.
  • Die Luftzahl (virtuelle Luftzahl), die verwendet wird, um eine Soll-Luftmenge in der ersten Ausführungsform zu berechnen, kann durch ein Äquivalenzverhältnis ersetzt werden. Das Äquivalenzverhältnis ist auch ein Parameter, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment liefert, und entspricht einem Parameter, welcher der Luftzahl entspricht. Ebenso kann ein Luftüberschussfaktor als Parameter verwendet werden, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment liefert.
  • Als Parameter zur Verwendung bei der Berechnung der Soll-Luftmenge kann auch ein Parameter verwendet werden, der dem Zündzeitpunkt entspricht. Je mehr der Zündzeitpunkt gegenüber dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert wird, desto mehr sinkt das Drehmoment, das mit der gleichen Luftmenge erzeugt wird, und daher entspricht der Parameter, der dem Zündzeitpunkt entspricht, einem Parameter, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment liefert. Zum Beispiel wird ein Drehmoment-Luftmenge-Umwandlungskennfeld, das bei der Berechnung der Soll-Luftmenge verwendet wird, zu jedem Zündzeitpunkt erstellt, und der Wert des Zündzeitpunkts, der bei der Durchsuchung des Kennfelds verwendet wird, kann ansprechend auf ein Umschalten des Betriebsmodus geändert werden. Genauer wird während einer Verlangsamung, wenn das geforderte erste Drehmoment sinkt, der Zündzeitpunkt, der verwendet wird, um das Kennfeld zu durchsuchen, in einem Zeitraum, in dem das geforderte erste Drehmoment größer ist als der Bezugswert, als der optimale Zündzeitpunkt eingestellt, und der Zündzeitpunkt, der verwendet wird, um das Kennfeld zu durchsuchen, wird ansprechend auf ein Sinken des geforderten Drehmoments auf oder unter den Bezugswert gegenüber dem optimalen Zündzeitpunkt verzögert. In diesem Fall ist die Luftzahl, die verwendet wird, um das Kennfeld zu durchsuchen, die Soll-Luftzahl.
  • Ein in Bezug auf einen Hubbetrag variabler Mechanismus, der einen Hubbetrag des Ansaugventils variabel macht, kann auch als in Bezug auf Ansaugeigenschaften variables Stellglied verwendet werden, das die Menge der Luft, die in die Zylinder gesaugt wird, ändert. Der in Bezug auf einen Hubbetrag variable Mechanismus kann in Kombination mit einem anderen ersten Stellglied, beispielsweise der Drosselklappe oder dem VVT, verwendet werden.
  • Eine variable Düse kann auch als ein in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variables Stellglied verwendet werden, das eine Turboaufladungseigenschaft des Turboladers ändert. Falls der Turbolader von einem Elektromotor unterstützt wird, kann der Elektromotor ferner auch als drittes Stellglied verwendet werden.
  • In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Injektor als das zweite Stellglied nicht auf einen Rohrinjektor beschränkt. Ein Zylinderinjektor, der Kraftstoff direkt in die Brennkammer einspritzt, kann ebenfalls verwendet werden, und sowohl ein Rohrinjektor als auch ein Zylinderinjektor können in Kombination verwendet werden.
  • Die erste Luftzahl ist nicht auf die theoretische Luftzahl beschränkt. Die erste Luftzahl kann auch auf eine Luftzahl eingestellt werden, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die theoretische Luftzahl, und eine Luftzahl, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die erste Luftzahl kann als die zweite Luftzahl eingestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Drossel
    4
    Injektor
    6
    Zündvorrichtung
    8
    In Bezug auf eine Ventilsteuerzeit variabler Mechanismus
    10
    Wastegate-Ventil
    100
    Motorsteuereinrichtung
    101, 105
    Schnittstelle als Einrichtung zum Empfangen eines geforderten Drehmoments
    200
    Antriebsstrang-Manager
    182
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Berechnen einer Soll-Luftmenge
    190
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Berechnen einer ersten Soll-Luftmenge
    192
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Berechnen einer zweiten Soll-Luftmenge
    194, 166, 178
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Steuern eines in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieds
    196, 186
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Steuern eines in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variablen Stellglieds
    174, 176
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Steuern eines zweiten Stellglieds
    168, 170, 172
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Steuern eines dritten Stellglieds
    404
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Ändern eines ersten Parameterwerts
    410
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Ändern eines zweiten Parameterwerts
    406
    Arithmetische Einheit als Einrichtung zum Umschalten einer Soll-Luftzahl

Claims (7)

  1. Steuervorrichtung für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor mit einem ersten Stellglied, das eine Luftmenge ändert, die in einen Zylinder gesaugt wird, einem zweiten Stellglied, das Kraftstoff in den Zylinder liefert, und einem dritten Stellglied, das ein Mischgas im Zylinder entzündet, der so gestaltet ist, dass er in der Lage ist zu wählen zwischen einem Betrieb mit einer ersten Luftzahl und einem Betrieb mit einer zweiten Luftzahl, die ein magereres Gemisch beinhaltet als die erste Luftzahl, aufweisend: eine Einrichtung zum Empfangen einer Drehmomentforderung, um eine Drehmomentforderung zu empfangen; eine Einrichtung zum Berechnen einer Luft-Sollmenge, die eine Soll-Luftmenge, mit der das geforderte Drehmoment zu erreichen ist, unter Verwendung eines Parameters, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment angibt, rückwärtsberechnet; eine Parameterwertänderungseinrichtung zum Ändern eines Wertes des Parameters in einen Wert, der die Umwandlungseffizienz verringert, ansprechend auf ein Sinken des geforderten Drehmoments auf einen Bezugswert oder darunter; eine Einrichtung zum Umschalten einer Soll-Luftzahl, die eine Soll-Luftzahl von der ersten Soll-Luftzahl auf die zweite Soll-Luftzahl umschaltet, nachdem der Wert des Parameters in den Wert geändert worden ist, der die Umwandlungseffizienz verringert; eine Einrichtung zum Steuern eines ersten Stellglieds, die einen Betätigungsumfang des ersten Stellglieds auf Basis der Soll-Luftmenge bestimmt und das erste Stellglied gemäß dem Betätigungsumfang betätigt; eine Einrichtung zum Steuern eines zweiten Stellglieds, die eine Kraftstoffzufuhrmenge auf Basis der Soll-Luftzahl bestimmt und das zweite Stellglied gemäß der Kraftstoffzufuhrmenge betätigt; und eine Einrichtung zum Steuern eines dritten Stellglieds, die einen Zündzeitpunkt zum Erreichen des geforderten Drehmoments auf Basis eines Drehmoments, das aus dem Betätigungsumfang des ersten Stellglieds und der Soll-Gemischzusammensetzung geschätzt wird, und des geforderten Drehmoments bestimmt und das dritte Stellglied gemäß dem Zündzeitpunkt betätigt, wobei die Einrichtung zum Berechnen der Soll-Luftmenge aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen der ersten Luft-Sollmenge, die eine Soll-Luftmenge, mit der das geforderte Drehmoment erreicht wird, unter Verwendung eines ersten Parameters, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment angibt, rückwärtsberechnet; und eine Einrichtung zum Berechnen einer zweiten Luft-Sollmenge, die eine zweite Soll-Luftmenge, mit der das geforderte Drehmoment erreicht wird, unter Verwendung eines zweiten Parameters, der eine Effizienz der Umwandlung der Luftmenge in ein Drehmoment angibt, rückwärtsberechnet; wobei die Parameterwertänderungseinrichtung aufweist: eine erste Parameterwertänderungseinrichtung, die den Wert des ersten Parameters ansprechend auf ein Sinken des geforderten Drehmoments auf einen ersten Bezugswert oder darunter in einen Wert ändert, der die Umwandlungseffizienz verringert, und eine zweite Parameterwertänderungseinrichtung, die mit dem Ändern eines Wertes des zweiten Parameters in einer Richtung, in der die Umwandlungseffizienz verringert wird, ansprechend darauf beginnt, dass das geforderte Drehmoment auf oder unter einen zweiten Bezugswert gesenkt wird, der größer ist als der erste Bezugswert, und die den Wert des zweiten Parameters gemäß dem weiteren Sinken des geforderten Drehmoments vom zweiten Bezugswert auf den ersten Bezugswert allmählich in einer Richtung ändert, in der die Umwandlungseffizienz sinkt, wobei die Einrichtung zum Umschalten einer Soll-Luftzahl eine Einrichtung beinhaltet zum Umschalten der Soll-Luftzahl von der ersten Soll-Luftzahl auf die zweite Soll-Luftzahl, nachdem der Wert des ersten Parameters in einen Wert geändert worden ist, der die Umwandlungseffizienz verringert; wobei das erste Stellglied aufweist: ein in Bezug auf Ansaugeigenschaften variables Stellglied, das eine Eigenschaft in Bezug auf das Ansaugen von Luft, die in einen Zylinder gesaugt wird, in einer Ansaugleitung auf einer Seite stromabwärts vom Turbolader ändert, und ein in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variables Stellglied, das eine Turboaufladungseigenschaft des Turboladers ändert, und wobei die Einrichtung zum Steuern des ersten Stellglieds aufweist: eine Einrichtung zum Steuern eines in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieds, die einen Betätigungsumfang des in Bezug auf Ansaugeigenschaften variablen Stellglieds auf Basis der ersten Soll-Luftmenge bestimmt und das in Bezug auf Ansaugeigenschaften variable Stellglied gemäß dem Betätigungsumfang betätigt; und eine Einrichtung zum Steuern eines in Bezug auf Turboladungseigenschaften variablen Stellglieds, die einen Betätigungsumfang des in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variablen Stellglieds auf Basis eines Soll-Turboaufladungsdrucks, der aus der zweiten Soll-Luftmenge berechnet wird, bestimmt und das in Bezug auf Turboaufladungseigenschaften variable Stellglied gemäß dem Betätigungsumfang betätigt.
  2. Steuervorrichtung für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Parameter ein Parameter ist, der einer Luftzahl entspricht, wobei die Einrichtung zum Ändern eines ersten Parameterwerts eine Einrichtung beinhaltet zum Umschalten des Wertes des ersten Parameters von einem Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, in einen Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, ansprechend auf ein Sinken des geforderten Drehmoments auf den ersten Bezugswert oder darunter, und wobei die Einrichtung zum Ändern des zweiten Parameterwerts beinhaltet: eine Einrichtung zum Einstellen des zweiten Parameters auf den Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment größer ist als der zweite Bezugswert, zum Beginnen mit einer Änderung des Wertes des zweiten Parameters von dem Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, ansprechend auf eine Senkung des geforderten Drehmoments auf den zweiten Bezugswert oder darunter und zum allmählichen Ändern des zweiten Parameters von dem Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, in den Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, gemäß dem Sinken des geforderten Drehmoments vom zweiten Bezugswert auf den ersten Bezugswert.
  3. Steuervorrichtung für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zum Umschalten der Soll-Luftzahl die Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umschaltet, nachdem ein Unterschied zwischen der ersten Soll-Luftmenge und einer Luftmenge, die aus dem Betätigungsumfang des ersten Stellglieds geschätzt wird, auf oder unter einen Schwellenwert gesunken ist, nachdem sich der erste Parameterwert in den Wert geändert hat, der die Umwandlungseffizienz verringert.
  4. Steuervorrichtung für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zum Umschalten einer Soll-Luftzahl die Soll-Luftzahl von der ersten Luftzahl auf die zweite Luftzahl umschaltet, nachdem ein festgelegter Zeitraum vergangen ist, nachdem der erste Parameterwert in den Wert geändert worden ist, der die Umwandlungseffizienz ändert.
  5. Steuervorrichtung für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Ändern des ersten Parameters eine Einrichtung beinhaltet zum Ändern des Wertes des ersten Parameters in einen Wert, der die Umwandlungseffizienz erhöht, ansprechend auf ein Steigen des geforderten Drehmoments auf einen dritte Bezugswert oder darüber; wobei die Einrichtung zum Umschalten einer Soll-Luftzahl eine Einrichtung beinhaltet zum Umschalten der Soll-Luftzahl von der zweiten Soll-Luftzahl auf die erste Soll-Luftzahl ansprechend auf eine Änderung des Wertes des ersten Parameters auf den Wert, der die Umwandlungseffizienz verringert, und die Einrichtung zum Ändern eines zweiten Parameterwerts mit dem Ändern des Wertes des zweiten Parameters in einer Richtung, in der die Umwandlungseffizienz erhöht wird, ansprechend darauf beginnt, dass das geforderte Drehmoment auf oder über den dritten Bezugswert steigt, und den Wert des zweiten Parameters in der Richtung, in der die Umwandlungseffizienz sinkt, gemäß dem weiteren Ansteigen des geforderten Drehmoments über den dritten Bezugswert hinaus allmählich ändert.
  6. Steuervorrichtung für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, wobei der Parameter ein Parameter ist, welcher der Luftzahl entspricht, wobei die Einrichtung zum Ändern eines ersten Parameterwerts eine Einrichtung beinhaltet zum Umschalten des Wertes des ersten Parameters von dem Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, auf den Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, ansprechend auf ein Steigen des geforderten Drehmoments auf den dritten Bezugswert oder darüber, und wobei die Einrichtung zum Ändern des zweiten Parameterwerts eine Einrichtung beinhaltet zum Einstellen des Wertes des zweiten Parameters auf den Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, ansprechend darauf, dass das geforderte Drehmoment kleiner ist als der dritte Bezugswert, zum Beginnen mit einer Änderung des Wertes des zweiten Parameters ausgehend von dem Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, ansprechend auf eine Erhöhung des geforderten Drehmoments auf den dritten Bezugswert oder darüber und zum allmählichen Ändern des zweiten Parameters von dem Wert, welcher der zweiten Luftzahl entspricht, in den Wert, welcher der ersten Luftzahl entspricht, gemäß dem weiteren Anstieg des geforderten Drehmoments über den dritten Bezugswert hinaus.
  7. Steuervorrichtung für einen mit einem Turbolader ausgerüsteten Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einrichtung zum Empfangen eines geforderten Drehmoments beinhaltet: eine Einrichtung zum Empfangen einer ersten Drehmomentforderung, und eine Einrichtung zum Empfangen einer zweiten Drehmomentforderung, die durch Eliminieren einer Impulskomponente in einer Drehmomentsenkungsrichtung aus der ersten Drehmomentforderung erhalten wird, wobei die Einrichtung zum Berechnen einer ersten Soll-Luftmenge eine Einrichtung beinhaltet zum Rückwärtsberechnen der ersten Soll-Luftmenge, mit der das geforderte erste Drehmoment zu erreichen ist, unter Verwendung des ersten Parameters aus dem geforderten ersten Drehmoment, und wobei die Einrichtung zum Berechnen einer zweiten Soll-Luftmenge eine Einrichtung beinhaltet zum Rückwärtsberechnen der zweiten Soll-Luftmenge, mit der das geforderte zweite Drehmoment zu erreichen ist, unter Verwendung des zweiten Parameters aus dem geforderten zweiten Drehmoment.
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