DE19655217B4

DE19655217B4 - Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelung

Info

Publication number: DE19655217B4
Application number: DE19655217A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Yokosuka Itoyama; Kaname Yokosuka Naganuma
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2016-07-13
Also published as: US6032656A; DE19655231B4; US5918582A; US6230697B1; US6170469B1

Abstract

Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung gekennzeichnet durch
eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge, die in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung einschließt:
a) eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die an jedem Motorzylinder vorgesehen ist, um Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzpumpe zu fördern,
b) eine Motorbetriebszustand-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Betriebszuständen des Motors,
c) eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Grund-Kraftstoffeinspritzmenge (Mqdrv) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors,
d) eine Luftüberschussfaktor-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Luftüberschussfaktors,
e) eine erste Korrektureinrichtung zum primären Korrigieren der Grund-Kraftstoffeinspritzmenge (Mqdrv) mit zumindest einem wassertemperaturabhängigen Korrekturfaktor, um eine einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) zu erzeugen,
f) eine zweite Korrektureinrichtung zum sekundären Korrigieren der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) um eine zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Qsolb) zu erzeugen, so dass eine Veränderung des Luftüberschussfaktors innerhalb eines zulässigen Wertes liegt,
g) eine Kraftstoffeinspritzmenge-Steuereinrichtung, die auf die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Qsolb) anspricht zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge, die...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1.
Wie allgemein bekannt ist, wurden verschiedene Kraftfahrzeugleistungsregelungs- und Abgasregelungstechniken vor-geschlagen und entwickelt, um die Luftverschmutzung durch Kraftfahrzeuge zu minimieren oder zu beseitigen. Zum Beispiel wird ein Abgasrückführungs-Steuersystem, häufig einfach als "EGR-System" ("exhaust gas recirculation system") bezeichnet, verwendet, um die Stickstoffoxid-(NOx)-Emissionen im Abgas eines Verbrennungsmotors zu verringern. In den neuesten Dieselmotorfahrzeugen wird fast immer das EGR-System verwendet, um die Bildung von NOx zu verringern. In typischen EGR-Systemen wird eine EGR-Rate oder eine Soll-EGR-Menge in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen, d. h. der Motordrehzahl und der Motorlast, bestimmt. Die Motorlast kann im allgemeinen anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, einer Öffnung einer Drosselklappe (einer Gaspedalstellung) oder dergleichen bestimmt werden. Ein solches EGR-System des Standes der Technik ist in der JP 58-35255-A offenbart worden. Bei einem EGR-System, das in Dieselmotoren eingesetzt wird, ist es erwünscht, die Menge der Abgasrückführung (EGR) oder die Rate der EGR in einem Übergangszustand, z. B. bei einem Übergang vom normalen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs in eine starke Beschleunigung oder bei der Veränderung der Luftdichte, die durch Veränderungen der Umgebung zwischen einer Tieflandfahrt und einer Hochlandfahrt selbst bei konstanter Motordrehzahl und Motorlast hervorgerufen wird, geeignet und genau zu steuern. Ferner besteht bei einem Dieselmotor mit Turbolader das zusätzliche Problem, dass die Kennlinie der Beschleunigung über dem aufgeladenen Ansaugdruck (häufig als Ladedruck bezeichnet) durch die Verschlechterung des Schmieröls für die Schmierung der Welle für das Turbinnrad und für den Kompressorrotor nachteilig beeinflusst wird. Wie wohlbekannt ist, nehmen in dem Fall, in dem die Menge der EGR übermäßig groß wird, Ruß- und Partikelausstoß zu. Andererseits kann in dem Fall, in dem die EGR-Menge zu klein ist, die Verbrennungstemperatur aufgrund einer zu geringen Menge an zurückgeführtem Abgas nicht ausreichend verringert werden, wodurch die Menge der NOx-Emissionen nicht ausreichend verringert werden kann. Insbesondere bei starker Beschleunigung nimmt die Kraftstoffeinspritzmenge schnell zu, wodurch der Luftüberschussfaktor stark herabgesetzt wird, was zu einer Erhöhung der Emissionen von Ruß und Partikeln führt. Um diese unerwünschte Absenkung des Luftüberschussfaktors zu vermeiden, die durch die schnelle Zunahme der Kraftstoffeinspritzmenge bei starker Beschleunigung entsteht, wird die Abgasrückführung absichtlich gestoppt. Das herkömmliche EGR-System kann den EGR-Abschaltvorgang im obenerwähnten Übergangszustand nicht zeitgerecht ausführen. Der ungeeignete EGR-Abschaltungs-Zeitablauf führt zu einer erhöhten Menge an Stickstoffoxid-Emissionen (im Fall des Fehlens der EGR) oder zu einer erhöhten Menge an Ruß und Partikeln (im Fall der übermäßig erhöhten EGR-Menge). Insbesondere im Fall eines Motors mit Turbolader besteht die deutlich erhöhte Neigung, dass der obenbeschriebene ungeeignete EGR-Abschalt-Zeitablauf auftritt, da durch die Verschlechterung des Schmieröls Schwankungen der Beschleunigungs-Ladedruck-Kennlinie auftreten. Um die EGR-Regelung sicherzustellen oder die NOx-Emissionen im Übergangszustand wie z. B. während der Beschleunigung zu verringern, ist das EGR-Steuersystem des Standes der Technik mit einer Ansaugluftdrosselklappe und/oder einer Abgasdrosselklappe ausgerüstet, um den Differenzdruck zwischen dem Ansaugdruck und dem Abgasdruck geeignet einzustellen und die EGR-Rate auf eine Soll-EGR-Rate einzustellen. Zum Beispiel lehrt die JP 60-219444-A das Vorsehen einer EGR-Regelung, die von der Beschleunigung (oder einer Rate der Veränderung der Motorlast) abhängig ist. Gemäß der in der JP 60-219444-A offenbarten EGR-Regelung wird eine Abgasdrosselklappe vollständig geöffnet, wenn die Veränderungsrate der Motorlast für eine vorgegebene Zeitspanne größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Im Fall eines Motors mit Turbolader verändert sich jedoch die optimale EGR-Rate sowohl in Abhängigkeit von der Verschlechterung des Schmieröls als auch von der Motorlast. Die JP 60-222551-A lehrt das Vorsehen einer Abgasdrosselklappensteuerung auf der Grundlage eines oberhalb der Abgasdrosselklappe gemessenen Staudrucks. Gemäß der JP 60-222551-A wird die Öffnung der Abgasdrosselklappe in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem gemessenen Staudruck und einem Soll-Staudruck eingestellt, der sowohl anhand der Motorlast als auch der Motordrehzahl vorgegeben wird, so dass der gemessene Staudruck auf den Soll-Staudruck eingestellt wird. Wie deutlich wird, ist es ungünstig, die Steuereigenschaften der Öffnungen der Ansaugdrosselklappe und/oder der Abgasdrosselklappe genau vorzugeben, da die Steuereigenschaften durch die Eigenschaften eines EGR-Steuerventils, unterschiedliche Betriebsanforderungen des Motors und dergleichen nachteilig beeinflusst werden. Um eine zu starke Absenkung des Luftüberschussfaktors während der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, (ehrt die JP 58-138236-A die schrittweise zunehmende Einstel lung einer Kraftstoffeinspritzmenge ab dem Zeitpunkt, zu dem das Kraftfahrzeug zu beschleunigen beginnt. Die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeiten müssen in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder vom Fehlen der Abgasrückführung (EGR) oder der EGR-Rate verändert werden. Unter der Annahme, dass bei dem in der JP 58-138236-A offenbarten System die Kraftstoffeinspritzmenge und die Zeitsteuerung für ein Fehlen der EGR während der Beschleunigung eingestellt sind, neigt die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung zu einer Verzögerung bei Fehlen der EGR, wodurch die Beschleunigungsleistung verringert wird. Unter der Annahme, dass im Gegensatz dazu die Kraftstoffeinspritzmenge und die Steuerzeiten für das Vorhandensein der EGR während der Beschleunigung eingestellt sind, neigt der Luftüberschussfaktor bei Vorhandensein der EGR zu einem übermäßigen Absinken, wodurch die Abgasemissionen wie z. B. Ruß und Partikel erhöht werden. Es wird deutlich, dass es wichtig ist, eine Strömungsrate der Ansaugluft, die in einen Ansaugkrümmer gesaugt wird, genau zu erfassen oder zu messen. Wie allgemein bekannt, ist bei neueren Fahrzeugen eine genaue Messung der Ansaugluft erforderlich, um im Fall eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems für Benzinmotoren eine Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen und im Fall eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems für Dieselmotoren eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen. In den letzten Jahren wird häufig ein Hitzdraht-Luftströmungsmesser verwendet, um die Strömungsrate der Ansaugluft zu erfassen, die durch die unmittelbar nach einem Luftfilter angeordnete Ansaugleitung strömt. Der Hitzdraht-Luftströmungsmesser ist kostengünstig und besitzt einen relativ breiten Dynamikbereich für die Strömungsratenmessung. Aufgrund der sogenannten Ventilüberlappung, während der die Öffnungszeiten sowohl des Einlassventils als auch des Auslassventils überlappen, öffnet das Einlassventil vor Beendigung des Ausstoßtaktes, d. h. vor dem oberen Totpunkt, während das Auslassventil bis nach dem oberen Totpunkt geöffnet bleibt. Während der Ventilüberlappung besteht die Möglichkeit einer Rückwärtsströmung oder Umkehrströmung eines Teils der in die Einlassventilöffnung gesaugten Ansaugluft. Insbesondere im Fall einer niedrigen Strömungsrate der Ansaugluft oder einer hohen Motorlast besteht eine Neigung, dass eine pulsierende Strömung der Ansaugluft oder ein Pulsieren des Drucks im Krümmer auftreten. Der obenerwähnte herkömmliche Hitzdraht-Luftströmungsmesser kann die Strömungsrate der Ansaugluft messen, jedoch nicht die Richtung der Ansaugluftströmung erfassen. Die Strömungsrate der aus der Einlassventilöffnung in den Ansaugkrümmer zurückströmenden Luft wird irrtümlich als positive Strömungsrate gemessen. Im Fall des Auftretens einer pulsierenden Strömung, die durch eine niedrige Strömungsrate der Ansaugluft entsteht, besteht die Neigung, dass der gemessene Wert der Ansaugluft im Vergleich zur wirklichen Strömungsrate erhöht sein kann. Die falsch gemessene Strömungsrate der Ansaugluft kann die Kraftstoffeinspritzregelung ungünstig beeinflussen, wodurch die Motorleistung oder das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs verschlechtert werden können. Bei Dieselmotoren führt ein solcher Messfehler zu einer Verschlechterung der Abgasregelleistung, da die Soll-EGR-Rate üblicherweise in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck (oder dem Krümmerdruck) bestimmt wird. In dem Fall, in dem der Messwert des Luftströmungsmessers eine wirkliche Ansaugluftströmungsrate überschreitet, wird z. B. die EGR-Rate auf einen größeren Wert als die optimale EGR-Rate eingestellt, wodurch z. B. der Partikelausstoß erhöht wird. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem der Messwert kleiner ist als die wirkliche Ansaugluftströmungsrate, die EGR-Rate auf einen kleineren Wert als die optimale EGR-Rate eingestellt, wodurch die Menge der NOx-Emissionen erhöht wird. In diesen Fällen wird die Abgasregelungsleistung verringert. Um ferner eine fehlerhafte Messung der Ansaugluftströmungsrate, die aufgrund des Pulsierens des Krümmerdrucks während hoher Motorlast auftritt, zu vermeiden, lehrt die JP 57-56632-A bei hoher Motorlast, d. h. wenn die Drosselklappenöffnung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, die Verwendung eines Schätzwerts der Ansaugluftströmung anstelle eines gemessenen Werts des Hitzdraht-Luftströmungsmessers. Die Schätzung der Ansaugluftströmung beruht sowohl auf einer Drosselklappenöffnung als auch einer Motordrehzahl. Es ist erwünscht, dass die Abweichung (der Fehler) zwischen der wirklichen Strömungsrate der Ansaugluft und der Schätzung der Ansaugluftströmung möglichst klein ist. Wenn sich jedoch die Luftdichte aufgrund einer Veränderung der Fahrbedingungen zwischen Tieflandfahrt und Hochlandfahrt verändert, nimmt die obenerwähnte Abweichung zu. Die erhöhte Abweichung kann eine Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzregelung für die EGR-Regelung nachteilig beeinflussen.
Die DE 33 21 920 A1 offenbart eine integrierte Verbrennungsmotorsteuerung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, einem Ansaugrohr und einem Auspuffrohr, die über ein Abgasrückführungsrohr, das ein Abgasrückführungsventil aufweist, miteinander verbunden sind. Eine elektronische Steuereinrichtung steuert die durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung einzuspritzende Kraftstoffeinspritzmenge durch einen wassertemperaturabhängigen Korrekturfaktor und einen weiteren Korrekturfaktor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung zu schaffen, bei der das Fahrverhalten und die Abgasregelung gut aufeinander abgestimmt sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 ein Schaubild, das eine erste, nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung darstellt;
2 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung eines Ansaugdrucks (Pm) eines Zuführungssystems in der ersten Ausführungsform der Abgasregelvorrichtung darstellt;
3 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung eines Abgasdrucks (Pexh) eines Abgassystems in der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine zur Berechnung einer zugeführten Frischluftströmung (Qac) pro Zylinder darstellt;
5 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer EGR-Menge (Qec) pro Zylinder darstellt;
6 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Temperatur (Ta) der zugeführten Frischluft darstellt;
7 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Temperatur (Te) des zurückgeführten Abgases darstellt;
8 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung eines Werts (Kin) darstellt, der einer volumetrischen Effizienz entspricht;
9 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem vorangegangenen Wert (Pmn – 1) des Ansaugdrucks und einem vom Ansaugdruck abhängigen Korrekturfaktor (Kinp) darstellt;
10 einen Graphen, der die Beziehung zwischen einer Motordrehzahl (Ne) und einem von der Motordrehzahl abhängigen Korrekturfaktor (Kinn) darstellt;
11 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Abgastemperatur (Texh) darstellt;
12 einen Graphen, der die Beziehung zwischen einer zyklisch verarbeiteten Kraftstoffeinspritzmenge (Qfo) und einer Grund-Abgastemperatur (Texhb) darstellt;
13 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Strömungsrate (Qe) der EGR darstellt;
14 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen einer Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Steuerventils und einer Öffnungsfläche (Ave) des EGR-Durchlasses darstellt;
15 ein Flussdiagramm, das eine Routine für eine zyklische Verarbeitung für jeweils eine zugeführte Frischluftströmung (Qac) pro Zylinder, eine Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) sowie eine Ansauglufttemperatur (Tn) der Mischung der Frischluft (Ansaugluft) und des vom EGR-Steuerventils in den Ansaugkrümmer abgegebenen Abgases darstellt;
16 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Stell-Anhebung (Liftt) des EGR-Steuerventils darstellt;
17 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen einer erforderlichen Stromungsdurchlassfläche (Tav) und einer Soll-Anhebung (Mlift) darstellt;
18 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer erforderlichen Strömungsrate (Tqe) der EGR darstellt;
19 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Soll-EGR-Rate (Megr) darstellt;
20 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) und der Soll-EGR-Rate (Megr) darstellt;
21 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) darstellt;
22 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), einer Steuerhebelöffnung (CL) und einer Basis-Kraftstoffeinspritzmenge (Mqdrv) darstellt;
23 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung der Stell-Anhebung (Liftt) des EGR-Steuerventils darstellt;
24 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Stell-EGR-Menge (Tqec) darstellt;
25 eine Stufenantwort-Kennlinie, die Simulationsergebnisse der EGR-Steuerung darstellt, die in der Abgasregelvorrichtung der ersten Ausführungsform enthalten ist;
26 ein Blockschaltbild, das eine Abwandlung der Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellt;
27 ein Kennfeld, das verwendet wird, um die volumetrische Effizienz (η_V) auf der Grundlage sowohl der Motordrehzahl (Ne) als auch eines Ansaugkrümmerinnendrucks (Pcol) einzustellen;
28 eine Stufenantwort-Kennlinie, die Simulationsergebnisse der EGR-Steuerung darstellt, die in der Abgasregelvorrichtung der in 26 gezeigten Abwandlung enthalten ist;
29 ein Schaubild, das eine zweite Ausführungsform einer nicht zur Erfindung gehörenden Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung darstellt;
30 ein Blockschaltbild, das eine in der Abgasregelvorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendete Steuereinheit zeigt;
31 ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine für die Ansaugluft-Drosselklappenöffnung zeigt;
32 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen einem Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs-Einstellparameter Th und der Ist-Ansaugluft-Drosselklappenöffnung TVO darstellt;
33 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer maximalen EGR-Strömungsrate (Qemax) darstellt;
34 ein Flussdiagramm, das eine weitere Steuerroutine für die Ansaugluft-Drosselklappenöffnung darstellt;
35 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung eines Entscheidungsniveaus Liftsl der Anhebung des EGR-Steuerventils darstellt;
36A–E Zeitablaufdiagramme, die Vergleichsergebnisse zwischen der Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs-Steuerung im Fall der verbesserten Vorrichtung (mit der durchgezogenen Linie dargestellt) und im Fall der Vorrichtung des Standes der Technik (mit der gestrichelten Linie dargestellt) erläutert;
37 ein Flussdiagramm, das eine Abgasrückführungs-Steuerroutine darstellt;
38 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung einer Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Steuerventils zeigt;
39 ein Flussdiagramm, das eine weitere Routine zur Berechnung einer Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Steuerventils zeigt;
40 ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), einem der Motorlast entsprechenden Wert (Qfe) und einer Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Steuerventils zeigt;
41 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen dem Differenzdruck (dPm) zwischen dem Ist-Einlassdruck (Pm) und dem Soll-Einlassdruck (Pmt) und dem Korrekturkoeffizienten (Kqf) für die Motorlast darstellt;
42 ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), der Motorlast und dem Soll-Ansaugdruck (Pmt) darstellt;
43A–F Zeitablaufdiagramme, die Vergleichsergebnisse (d. h. den Partikelausstoß und die Menge der NOx-Emissionen) der EGR-Steuerung im Fall der verbesserten Vorrichtung (mit der durchgezogenen Linie dargestellt) und im Fall der Vorrichtung des Standes der Technik (mit der gestrichelten Linie dargestellt) erläutert;
44 ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine zur Berechnung einer Kraftstoffeinspritzmenge Qsol im Fall einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung einer vierten, die vorliegende Erfindung repräsentierende Ausführungsform darstellt;
45 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge im System der vierten Ausführungsform darstellt;
46 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Abweichung (dEGR) zwischen einer Soll-EGR-Rate (Megr) und der Ist-EGR-Rate (Regr) und einem Korrekturkoeffizienten (Kqsolh) darstellt;
47 ein Flussdiagramm, das eine weitere Routine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge darstellt;
48 ein Flussdiagramm, das eine weitere Routine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge darstellt;
49 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen einem Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwert (Lamb) und einer zulässigen Schwankung (Dlamb) des Luftüberschussfaktors darstellt;
50 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Berechnung der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge (Qful) darstellt;
51 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne) und einem in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gewonnenen Faktor (Klambn), der sich auf einen Grenz-Luftüberschussfaktor (Klamb) bezieht, darstellt;
52 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen dem Ansaugdruck (Pm) und einem in Abhängigkeit vom Ansaugdruck gewonnenen Faktor (Klambp), der sich auf den Grenz-Luftüberschussfaktor (Klamb) bezieht, darstellt;
53 eine Nachschlagtabelle, die zur Linearisierung eines Ausgangsspannungssignalwerts (Qo) vom Luftströmungsmesser zu einer Ansaugluftströmungsrate (Qasm) verwendet wird;
54 ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine für die Berechnung eines gewichteten Mittelwerts (Qas0) der Ansaugluftströmungsrate oder einer Zu führungsluftströmungsrate im Fall der Abgasregelvorrichtung einer fünften, nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform darstellt;
55 ein Flussdiagramm, das eine Vorverarbeitung für die Ansaugluftströmungsrate darstellt;
56 eine erläuternde Ansicht einer Differenz (einer Phasenverzögerung) zwischen einer Strömungsrate, die vom Luftströmungsmesser erfasst wird, und der in das Ansaugsystem gesaugten Ist-Strömungsrate aufgrund der Zeitkonstanten des Luftströmungsmessers;
57 die Vorstufe eines Flussdiagramms, das eine Routine für eine Rückwärtsströmungs-Feststellung und eine Ansaugluftströmungsraten-Korrektur zeigt;
58 die letzte Stufe des in 62 gezeigten Flussdiagramms;
59 ein Flussdiagramm, das eine Routine für die Ableitung eines Vergleichswerts oder eines Entscheidungsniveaus (Qa2sl) darstellt;
60 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne) und dem Entscheidungsniveau (Qa2sl) darstellt;
61 ein Flussdiagramm, das eine weitere Routine für die Ableitung eines Entscheidungsniveaus (Qa2sl) darstellt;
62 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Ansaugluft-Drosselklappenöffnung (TVO) und einem in Abhängigkeit von der Ansaugluft-Drosselklappenöffnung bestimmten Entscheidungsniveau-Korrekturkoeffizienten (Kqa2sl) darstellt;
63 ein Flussdiagramm, das eine Mittelungsroutine für die rückwärtsströmungs-korrigierten Ansaugluftströmungsraten (Qas03) darstellt;
64 eine erläuternde Ansicht, die die Rückwärtsströmungskorrektur darstellt;
65 ein Zeitablaufdiagramm, das verschiedene Signalwellen darstellt, die durch eine arithmetische Operation des Systems der fünften Ausführungsform erhalten werden;
66 einen Graphen, der Vergleichsergebnisse zwischen der Ist-Ansaugluftströmungsrate, der durch die Arithmetikoperation der Vorrichtung der fünften Ausführungsform erhaltenen Ansaugluftströmungsrate (mit der durchgezogenen Linie dargestellt) und der durch die Arithmetikoperation der Vorrichtung des Standes der Technik erhaltenen Ansaugluftströmungsrate (durch die Ein-Punkt-Linie dargestellt) zeigt;
67 ein Flussdiagramm, das eine weitere Routine für die Bestimmung eines Extremwerts des Spannungssignals vom Luftströmungsmesser darstellt;
68 ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine zum Zählen sowohl eines Anstiegszeitintervalls als auch eines Abstiegszeitintervalls des Spannungssignals vom Luftströmungsmesser darstellt;
69 ein vereinfachtes Zeitablaufdiagramm, das die Beziehung zwischen einem Grundsignal, das eine vereinfachte pulsierende Strömung anzeigt, einem Signal C_Dec, das ein Signalwertabstiegs-Zeitintervall anzeigt, einem Signal C_Inc, das ein Signalwertanstiegs-Zeitintervall anzeigt, einem Abweichungssignal DC sowie einem konvertierten Signal (einschließlich einem invertierten Signal auf der Grundlage der Rückwärtsströmungs-Feststellung) erläutert;
70 ein Flussdiagramm, das eine Routine für eine Inversionsprozedur auf der Grundlage der Rückwärtsströmungs-Feststellung darstellt;
71A–C Zeitablaufdiagramme, die jeweils eine Welle eines Signals des Hitzdraht-Luftströmungsmessers, eine Welle eines Signals, das durch die Vorver arbeitung erhalten wird, sowie eine Welle eines Signals, das durch die Rückwärtsströmungskorrektur erhalten wird, darstellen; und
72 einen Graphen, der Simulationsergebnisse darstellt, die die Beziehung zwischen einer Ist-Ansaugluftströmungsrate, einer Welle des Ausgangssignals vom Luftströmungsmesser, einer Welle eines Ansaugluftströmungsraten-Anzeigesignals, das durch die Vorrichtung der fünften Ausführungsform geeignet korrigiert worden ist, sowie einer Welle eines Ansaugluftströmungsraten-Anzeigesignals, das durch die Vorrichtung des Standes der Technik erhalten wird, darstellt.
Erste Ausführungsform
In den Zeichnungen, und insbesondere in den 1 bis 25, ist eine Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung für den Fall eines Dieselmotors mit Turbolader dargestellt. Wie in 1 gezeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen typischen Turbolader mit Kompressorpumpe 1A und Turbine 1B. Das Turbinenrad wird auf herkömmliche Weise durch das Abgas angetrieben. Das Turbinenrad sitzt auf derselben Welle wie der Kompressorpumpenrotor, so dass die Kompressorpumpe synchron mit der Rotation des Turbinenrads angetrieben wird, um Frischluft, die durch einen Luftfilter 2 zugeführt wird, unter hohem Druck in einen Ansaugdurchlass oder einen Zuführungsdurchlass 3 zu pumpen. Die aufgeladene Luft wird in einen Ansaugkrümmer 4 geleitet. Der Motor 5 ist an jedem Zylinder mit Kraftstoffeinspritzdüsen 6 ausgerüstet, um von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 7 Kraftstoff direkt in die Brennkammern der Motorzylinder nahe der oberen Totpunktstellung während des Kompressionshubes einzuspritzen. Die Abgasregelvorrichtung der Ausführungsform enthält einen Abgasrückführungsdurchlass 10 (einfach mit "EGR"-Durchlass abgekürzt), der den Abgaskrümmer 8 mit dem Ansaugkrümmer 4 verbindet, sowie ein EGR-Steuerventil 9 (EGR-Ventil), das im EGR-Durchlass 10 in die Strömung geschaltet ist. Der EGR-Durchlass 10 und das EGR-Ventil 9 dienen dazu, einen Teil des Abgases zurück durch den Motor in den Ansaugkrümmer 4 zu leiten, wodurch die Bildung von Stickstoffoxiden (NOx) verringert wird. Im Zuführungsdurchlass 3 ist vor der Kompressorpumpe 1A eine Ansaugluft-Drosselklappe 31 angeordnet, die einfach als Drosselklappe bezeichnet wird, um die Frischluftströmung während der EGR-Steuerung zu beschränken und somit den Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck zu vergrößern und die Rückführung des Abgases zu erleichtern. Die EGR-Steuerung bewirkt eine Verringerung der Abgasemissionen und des Auspuffgeräusches insbesondere während des Motorleerlaufs oder bei geringer Motorlast. Die EGR-Steuerung wird durchgeführt, indem die Öffnung der Drosselklappe 31 verkleinert wird und gleichzeitig die Öffnung des EGR-Ventils 9 geeignet eingestellt wird. Wie in 1 gezeigt, ist die Drosselklappe 31 üblicherweise eine Drehklappe. Die Drehdrosselklappe 31 ist mit einem mittels Unterdruck betätigten Mechanismus verbunden, der aus einer Membraneinheit 33 und einem Elektromagnetventil 32 besteht, so dass die Winkelstellung (oder die Öffnung) der Drosselklappe 31 durch den Unterdruck eingestellt wird, der über das Elektromagnetventil 32 in die Membrankammer der Membraneinheit 33 geleitet wird. Der Unterdruck wird von einer Unterdruckpumpe 11 erzeugt, die neben dem Motorblock angeordnet ist, und wird über eine Unterdruckleitung (ein Unterdruckrohr) zur Einlassöffnung des Elektromagnetventils 32 geleitet. Obwohl in 1 keine Signalleitung für das Elektromagnetventil 32 gezeigt ist, kann das Elektromagnetventil 32 in Abhängigkeit von einem Steuersignal einer Steuereinheit 13 geöffnet oder geschlossen werden, um die Unterdruckleitung zu öffnen oder zu verschließen. Wenn das Elektromagnetventil 32 vollständig geöffnet ist, steigt der Unterdruck (siehe Bezugszeichen 52 der 29, die eine Einzelheit des EGR-Ventils zeigt) der Membraneinheit 33 an, wodurch die Öffnung der Drosselklappe 31 abnimmt und somit die Frischluftströmung geeignet eingeschränkt wird. Andererseits besitzt das EGR-Ventil 9 einen Signaleingang oder einen Steuerdruckeingang (entspricht dem Bezugszeichen 54 der 29), der mit einem Auslassanschluss eines mittels Tastverhältnis gesteuerten Elektromagnetventils 12 verbunden ist, um einen Druck, der durch das Ventil 12 geeignet eingestellt wird, in die Membrankammer (siehe Bezugszeichen 55 der 29) des EGR-Ventils 9 zu leiten. Obwohl es in der Zeichnung nicht deutlich gezeigt ist, besitzt das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 einen Umgebungsdruck-Einlassanschluss, so dass der Umgebungsdruck-Einlassanschluss (eine Belüftungsöffnung) entsprechend einem Tastverhältnis, das von der Steuereinheit 13 bestimmt wird, zyklisch geöffnet und geschlossen wird. Mit anderen Worten, das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 dient dazu, den eingeleiteten Unterdruck mittels der Umgebungsluft geeignet abzuschwächen. Auf diese Weise wird der Teilunterdruck (der negative Druck) in der Druckkammer des Elektromagnetventils 12 geeignet mit der Umgebungsluft mit normalem atmosphärischen Druck gemischt, wodurch der Ausgangsunterdruck (der negative Messdruck) des Elektromagnetventils 12 geeignet auf einen höheren Druckpegel eingestellt werden kann als der eingeleitete Unterdruck. Je niedriger der Wert eines Unterdrucks in der Membrankammer des EGR-Ventils 9 ist, desto größer ist die Anhebung des EGR-Ventils 9. Das heißt, wenn ein größerer Teil des in das Elektromagnetventil 12 geleiteten Unterdrucks über die Signalleitung in das EGR-Ventil 9 geleitet wird, hebt der Unterdruck die Membran des EGR-Ventils 9 fast bis zur obersten Position an, in der die Anhebung des EGR-Ventils 9 nahezu den Maximalwert erreicht, da die EGR-Ventilwelle fest mit der Membran verbunden ist. In einem solchen Fall kann das EGR-Ventil 9 eine im wesentlichen maximale Abgasrückführungsrate (EGR-Rate) erzeugen. Auf diese Weise kann die Anhebung des EGR-Ventils 9 geeignet eingestellt werden, wobei die EGR-Rate in Abhängigkeit vom Tastverhältnis, das von der Steuereinheit 13 bestimmt wird, geeignet verändert werden kann. Wie in 1 gezeigt, kann am EGR-Ventil 9 ein Anhebungssensor 34 angeordnet sein, um die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils 9 direkt zu erfassen. Nach dem Verbrennungstakt (oder dem Arbeitstakt) werden die verbrannten Gase aus den jeweiligen Zylindern in den Abgaskrümmer 8 gedrückt, woraufhin die Abgasströmung die Abgasturbine 1B antreibt. Danach werden die Abgase über einen Filter 14 und einen Schalldämpfer 15 in die Umgebung abgegeben. Der Filter 14 dient zum Entfernen von Partikeln und Rauch, die in den Abgasen enthalten sind, während der Schalldämpfer 15 zur Verringerung des Auspuffgeräusches dient. Im Zuführungsdurchlass 3 ist vor dem Luftkompressor 1A ein Luftströmungsmesser 16 angeordnet, um eine Strömungsrate Qo der Frischluft zu erfassen, die durch den Luftfilter 2 strömt, der aus der in den Motor gesaugten Frischluft Staub und Schmutz herausfiltern soll. Ferner sind verschiedene Sensoren vorgesehen, nämlich ein Motordrehzahlsensor 17 (zur Erfassung der Motordrehzahl Ne), ein Wassertemperatursensor 18 (zur Erfassung der Wassertemperatur Tw) sowie ein Hebelöffnungssensor 19 (zur Erfassung einer Öffnung CL des Steuerhebels der Kraftstoffeinspritzpumpe 7). Wie im folgenden genauer beschrieben wird, werden ein Druck im Zuführungssystem (einschließlich des Ansaugkrümmers und des Sammlers), einfach mit "Ansaugdruck" abgekürzt, und ein Druck im Abgassystem, einfach mit "Abgasdruck" abgekürzt, auf der Grundlage der Signale von den entsprechenden Sensoren 16, 17, 18 und 19 mittels der Steuereinheit 13 abgeleitet oder geschätzt, um die maximal zulässige Kraftstoffeinspritzmenge geeignet einzustellen. Alternativ kann der obenerwähnte Ansaugdruck mittels eines Ansaugdrucksensors 35 erfasst werden, der am Ansaugkrümmer 14 nach dem Luftkompressor 1A angebracht ist. Die in der Vorrichtung der ersten Ausführungsform eingesetzte Steuereinheit 13 funktioniert wie folgt.
In 2 ist eine Routine zur Berechnung des Ansaugdrucks Pm gezeigt. Im Schritt S1 werden eine zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac, eine EGR-Menge pro Zylinder Qec, eine Temperatur Ta der zugeführten Frischluft, eine Temperatur Te des zurückgeführten Abgases, die im folgenden einfach als "EGR-Temperatur" bezeichnet wird, sowie ein Wert Kin gelesen, der einer volumetrischen Effizienz entspricht und im folgenden als "Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert" bezeichnet wird. Wie später diskutiert wird, werden diese Parameter Qac, Qec, Ta, Te und Kin von weiteren Arithmetikoperationsroutinen bestimmt. Im Schritt S2 wird der Ansaugdruck Pm auf der Grundlage eines vorgegebenen volumetrischen Verhältnisses (Vc/Vm) der volumetrischen Kapazität/Zylinder (Vc) mit Bezug auf den Sammler und der Ansaugkrümmer-Volumetrikkapazität im Zuführungssystem z. B. gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Pm = (Qac × Ta + Qec × Te)/Kin/Kvol × KPM = = KPM·(Qac × Ta + Qec × Te)·(1/Kin)·(1/Kvol)wobei Kvol gleich dem volumetrischen Verhältnis (Vc/Vm) ist und KPM eine vorgegebene Konstante ist.
In 3 ist eine Routine zur Berechnung des Abgasdrucks Pexh gezeigt. Im Schritt S11 werden eine Verdrängung pro Zylinder Qexh, die von einem Zylinder abgegeben wird, die EGR-Menge pro Zylinder Qec, eine Abgastemperatur Texh sowie die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S12 wird auf der Grundlage der oben genannten Parameter Qesh, Qec, Texh und Ne der Abgasdruck Pexh anhand der folgenden Gleichung berechnet. Pexh = (Qexh – Qec) × Texh × Ne × Kpexh + Qpexhwobei die Werte Kpexh und Opexh vorgegebene Konstanten sind.
Die obenerwähnte zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac wird gemäß der Routine berechnet, die im Flussdiagramm der 4 gezeigt ist.
Im Schritt S21 wird ein Ausgangssignalwert Qo (in Form eines Spannungssignals) gelesen, der vom Luftströmungsmesser 16 erzeugt wird.
Im Schritt S22 wird der Spannungssignalwert Qo durch Linearisierung gemäß einer vorgegebenen Umsetzungstabelle oder einer Linearisierungstabelle (siehe 53) in eine Ansaugluftströmungsrate (eine Zuführungs-Frischluftströmungsrate) Qasm umgesetzt.
Im Schritt S23 wird eine gewichtete Mittelungsverarbeitung durchgeführt, um einen gewichteten Mittelwert Qas0 aus der Ansaugluftströmungsrate Qasm abzuleiten.
Im Schritt S24 wird ein Wert eines Motordrehzahlanzeigesignals Ne vom Motordrehzahlsensor 17 gelesen.
Im Schritt S25 wird eine Ansaugluft-(Zuführungsluft)-Strömung pro Zylinder Qac0 auf der Grundlage des gewichteten Mittelwerts Qas0 der Zuführungs-Frischluftströmungsrate und des Motordrehzahl-Anzeigesignalwerts Ne gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Qac0 = Qas0/Ne × KCON#,wobei KCON# eine vorgegebene Konstante ist.
Im Schritt S26 wird eine sogenannte Verzögerungsverarbeitung ausgeführt, da die Frischluft mit der unmittelbar vom Luftströmungsmesser 16 erfassten Zuführungsluftströmungsrate mit einer gewissen Zeitverzögerung in den Zuführungssammlereinlass geleitet wird. Die in 4 gezeigte Routine wird üblicherweise als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutine ausgeführt, die in vorgegebenen Zeitintervallen gestartet wird. In vorgegebenen Speicheradressen der Steuereinheit 13 sind n Daten der Zuführungsfrischluftströmung pro Zylinder gespeichert, nämlich Qac0(1), Qac0(2), Qac0(3), ... Qac0(n – 2), Qac0(n – 1) und Qac0(n). Das Datum Qac0(1) stellt eine Frischluftströmung pro Zylinder dar, die mittels der Arithmetikoperation (siehe Ablauf von Schritt S21 bis Schritt S25) der 4 vor n Zyklen abgeleitet worden ist, während das Datum Qac0(n) eine Frischluftströmung pro Zylinder darstellt, die im aktuellen Zyklus abgeleitet worden ist. Unter Berücksichtigung der Zyklusverzögerung (oder der Phasenverzögerung) wird das Datum Qac0(1) als Frischluftströmung Qacn betrachtet und gelesen, die derzeit in den Zuführungssammlereinlass gesaugt wird. Somit gibt Qacn den aktuellen Wert der zugeführten Frischluftströmung an, die in den Sammlereinlass gesaugt wird, während Qacn – 1 den vorangehenden Wert der zugeführten Frischluftströmung angibt. Der aktuel le Wert Qacn der zugeführten Frischluftströmung wird als Ausdruck Qacn = Qac0·Z^–n dargestellt.
Im Schritt S27 wird eine endgültige zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac aus dem volumetrischen Verhältnis Kvol (= Vc/Vm) und dem Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin gemäß der folgenden Gleichung geschätzt und abgeleitet, die einer Gleichung einer Verzögerung erster Ordnung entspricht. Qac = Qacn – 1 × (1 – Kvol × Kin) + Qacn × Kvol × Kinwobei das Produkt (Kvol × Kin) des volumetrischen Verhältnisses Kvol und des Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwerts Kin angibt, welcher Prozentsatz der derzeit in den Zuführungskollektor zugeführten Frischluft in den Zylinder gesaugt werden kann. Gemäß der Verzögerung erster Ordnung entspricht daher der erste Ausdruck {Qacn – 1 × (1 – Kvol × Kin)} im wesentlichen der Rate der Frischluftströmung, die von der zugeführten Frischluftströmung, die vom Luftströmungsmesser im vorangehenden Arithmetikoperationszyklus (siehe 4) gemessen worden ist, in den Zylinder gesaugt wird, während der zweite Ausdruck (Qacn × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der Frischluftströmung entspricht, die von der zugeführten Frischluftströmung, die vom Luftströmungsmesser im laufenden Arithmetikoperationszyklus gemessen worden ist, in den Zylinder gesaugt wird.
Wie aus dem Vorangegangenen deutlich wird, kann die zugeführte Frischluftströmungsrate genau geschätzt werden.
Während der EGR-Steuerung wird die EGR-Menge pro Zylinder Qec gemäß der in 5 gezeigten Routine berechnet.
Im Schritt S31 wird die Strömungsrate Qe des in das Zuführungssystem (in den Ansaugkrümmer 4) zurückgeführten Abgases gelesen. Die Strömungsrate Qe des zurückgeführten Abgases wird im folgenden einfach als "EGR-Strömungsrate bezeichnet. Wie später diskutiert wird, kann die EGR-Strömungsrate Qe mittels einer weiteren Unterroutine abgeleitet werden.
Im Schritt S32 wird die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S31 wird eine EGR-Menge pro Zylinder Qecn auf der Grundlage der EGR-Strömungsrate Qe, der Motordrehzahl Ne und der vorgegebenen Konstanten Kcon# gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Qecn = QeNe × Kcon#
Im Schritt S34 wird ähnlich wie im Schritt S27 eine endgültige EGR-Menge pro Zylinder Qec aus dem volumetrischen Verhältnis Kvol (= Vc/Vm) und dem Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin gemäß der folgenden Gleichung geschätzt und abgeleitet. Qec = Qecn – 1 × 1 – Kvol × Kin) + Qecn × Kvol × Kinwobei das Produkt (Kvol × Kin) angibt, welcher Prozentsatz des derzeit berechneten EGR-Werts pro Zylinder in den Zylinder gesaugt wird. Daher entspricht der erste Ausdruck {Qecn – 1 × (1 – Kvol × Kin)) im wesentlichen der Rate des EGR-Werts pro Zylinder, die von der im vorangehenden Arithmetikoperationszyklus (siehe 5) berechneten EGR-Wert pro Zylinder Qecn – 1 in den Zylinder gesaugt wird, während der zweite Ausdruck (Qecn × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der EGR-Menge pro Zylinder entspricht, die von dem im aktuellen Arithmetikoperationszyklus berechneten EGR-Wert pro Zylinder Qecn in den Zylinder gesaugt wird.
Wie in 6 gezeigt, kann die Zuführungsfrischlufttemperatur Ta aus dem vorangehenden Wert Pmn – 1 des Ansaugdrucks abgeleitet werden. Das heißt, im Schritt S41 wird der vorangehende Wert Pmn – 1 des Ansaugdrucks gelesen. Anschließend wird im Schritt S42 die Frischlufttemperatur Ta anhand der folgenden Gleichung auf der Grundlage des wohlbekannten Gesetzes der Thermodynamik (adiabatisches Gesetz) abgeleitet. Ta = TA# × (Pmn – 1/PA#)(K-1)/K + TOFF#wobei TA# und PA# jeweils eine vorgegebene Standardtemperatur (eine vorgegebene Konstante) und einen vorgegebenen Standarddruck (eine vorgegebene Konstante) bezeichnen, die beide Konstanten sind, K ein Verhältnis der jeweiligen spezifischen Wärme bezeichnet und TOFF# einen Temperaturanstieg bezeichnet, der aufgrund eines Druckanstiegs des Ansaugdrucks auftritt, während die Frischluft durch den Luftfilter in den Zuführungssammler gesaugt wird. Um die Frischlufttemperatur Ta genauer zu schätzen, können die Standardtemperatur TA# und der Temperaturanstieg TOFF# korrigiert werden, indem sie mit entsprechenden Korrekturfaktoren Kta und KtOFF multipliziert wer den, die üblicherweise so bestimmt werden, dass sie proportional zu einem Anstieg der Wassertemperatur Tw sind.
In 7 ist eine Routine zur Berechnung der Temperatur Te des in den Zuführungssammlereinlass zurückgeführten Abgases gezeigt. Im Schritt S51 wird die Abgastemperatur Texh gelesen, die von einer weiteren Unterroutine abgeleitet wird, wie später erläutert wird. Im Schritt S52 wird die EGR-Temperatur Te gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Te = Texh × KTOLS#wobei KTOLS# einen Temperaturabfallfaktor bezeichnet, der sich auf eine Rate eines Temperaturabfalls des vom Abgaskrümmer in den Ansaugkrümmer strömenden, zurückgeführten Abgases bezieht.
In 8 ist eine Routine zur Berechnung des Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwerts Kin gezeigt. Im Schritt S61 werden der vorangehende Wert Pmn – 1 des Ansaugdrucks und die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S62 wird aus dem vorangehenden Wert Pmn – 1 des Ansaugdrucks gemäß der Nachschlagtabelle, wie in 9 gezeigt, der in Abhängigkeit vom Ansaugdruck gewonnene Korrekturfaktor Kinp abgeleitet. Im Schritt S63 wird von der Motordrehzahl Ne gemäß der Nachschlagtabelle, wie in 10 gezeigt, der in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gewonnene Korrekturfaktor Kinn abgeleitet. Im Schritt S64 wird der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin als Produkt (Kinp × Kinn) sowohl des in Abhängigkeit vom Ansaugdruck gewonnenen Korrekturfaktors Kinp als auch des in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gewonnenen Korrekturfaktors Kinn berechnet oder geschätzt. Wenn der Motor 5 ein Verwirbelungssteuerventil verwendet, kann der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin um einen von der Verwirbelungssteuerventilöffnung abhängigen Korrekturfaktor Kins korrigiert werden, der üblicherweise proportional zur Öffnung des Verwirbelungssteuerventils bestimmt wird. In diesem Fall wird der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin durch die folgende Gleichung ausgedrückt. Kin = Kinp × Kinn × Kins
In 11 ist eine Routine zur Berechnung der Abgastemperatur Texh gezeigt. Es ist zu erkennen, dass diese Arithmetikoperation der 11 in dem Fall unnötig ist, in dem ein Abgastemperatursensor zum direkten Erfassen der Temperatur des Abgases vorhanden ist. Zur Berechnung der Abgastemperatur Texh werden zwei Daten Qfo und Tno verwendet, die beide durch eine sogenannte Zyklusverarbeitung erhalten werden, die in 15 gezeigt ist. Wie im folgenden genauer ausgeführt wird, ist die in 15 gezeigte Zyklusverarbeitung der im Schritt S26 des in 4 gezeigten Flussdiagramms erläuterten Verzögerungsverarbeitung ähnlich.
Im Schritt S71 wird eine sogenannte zyklisch verarbeitete Kraftstoffeinspritzmenge Qfo gelesen. Die zyklisch verarbeitete Kraftstoffeinspritzmenge Qfo kann unter Berücksichtigung der Zyklusverzögerung (der Phasenverzögerung) vom Zeitpunkt, zu dem die Düse während des Einlasstaktes Kraftstoff einspritzt, bis zum Ausstoßtakt gemäß Schritt S92 der 15 abgeleitet werden.
Im Schritt S72 wird eine sogenannte zyklisch verarbeitete Ansauglufttemperatur Tno gelesen. Ähnlich dem Schritt S71 kann die zyklisch verarbeitete Ansauglufttemperatur Tno gemäß Schritt S92 der 15 unter Berücksichtigung der Zyklusverzögerung abgeleitet werden.
Im Schritt S73 wird der vorangegangene Wert Pexhn – 1 des Abgasdrucks gelesen, der gemäß der Arithmetikoperation der 3 einen Zyklus vorher berechnet worden ist.
Im Schritt S74 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in 12 gezeigt, aus der oben genannten zyklisch verarbeiteten Kraftstoffeinspritzmenge Qfo eine Grund-Abgas-Temperatur Texhb abgeleitet.
Im Schritt S75 wird aus der zyklisch verarbeiteten Ansauglufttemperatur Tno mit dem folgenden Ausdruck ein von der Ansauglufttemperatur abhängiger Korrekturfaktor Ktexh1 abgeleitet. Ktexh1 = (Tno/Ta#)KN wobei Ta# die oben diskutierte Standardtemperatur bezeichnet und KN einen Exponenten eines Verhältnisses (Tno/Ta#) der zyklisch verarbeiteten Ansauglufttemperatur Tno zur Standardtemperatur Ta# bezeichnet und auf eine vorgegebene Konstante gesetzt ist. Der von der Ansauglufttemperatur abhängige Korrekturfaktor Ktexh1 entspricht im we sentlichen einer Rate des Abgastemperaturanstiegs, der während des Anstiegs der Ansauglufttemperatur auftritt.
Im Schritt S76 wird aus dem vorangehenden Wert Pexhn – 1 des Abgasdrucks mittels der folgenden Gleichung auf der Grundlage des wohlbekannten adiabatischen Gesetzes (eine adiabatische Zustandsänderung) ein vom Abgasdruck abhängiger Korrekturfaktor Ktexh2 abgeleitet. Ktexh2 = (Pexhn – 1/PA#)(Ke-1)/Ke wobei PA# den vorher diskutierten Standarddruck bezeichnet, (Ke – 1)/Ke einen Exponenten eines Verhältnisses (Pexhn – 1/PA#) bezeichnet und Ke auf eine vorgegebene Konstante eingestellt ist. Der vom Abgasdruck abhängige Korrekturfaktor Ktexh2 entspricht im wesentlichen einer Rate des Abgastemperaturanstiegs, der aufgrund des Anstiegs des Abgasdrucks auftritt.
Im Schritt S77 wird gemäß der folgenden Gleichung aus der Grund-Abgastemperatur Texhb und den zwei Korrekturfaktoren Ktexh1 und Ktexh2 die Abgastemperatur Texh abgeleitet. Texh = Texhb × Ktexh1 × Ktexh2
In 3 ist eine Routine zur Berechnung der EGR-Strömungsrate Qe gezeigt. Im Schritt S81 werden der Ansaugdruck Pm, der Abgasdruck Pexh, eine Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils 9 sowie die EGR-Temperatur Te gelesen. Die Ist-Anhebung Lifts wird vom Anhebungssensor 34 erfasst, wobei das erfasste Anhebungsanzeigesignal in die Eingangsschnittstelle der Steuereinheit 13 übertragen wird.
Im Schritt S82 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in 14 gezeigt, aus der Ist-Anhebung Lifts des EGR-Ventils 9 eine Öffnungsfläche (Ave) des EGR-Durchlasses 10 oder des EGR-Ventils 9 gewonnen. Im Schritt S83 wird gemäß der folgenden Gleichung auf der Grundlage der vier Parameter Pn, Pexh, Lifts (oder Ave) und Te die EGR-Strömungrate Qe berechnet. Qe = Ave × (Pexh – Pm)1/2 × KR#/Te × TA# wobei KR# eine vorgegebene Konstante ist. Wie allgemein bekannt ist, wird eine Fluidströmungsgeschwindigkeit q ausgedrückt durch q = (ΔP·2ρ)^1/2, wobei ΔP einen Differenzdruck z. B. zwischen einem Druck am Einlass des EGR-Durchlasses 10 und einem Druck am Auslaß des EGR-Durchlasses 10 bezeichnet und ρ eine Massedichte der zurückgeführten Abgasströmung bezeichnet. Die obenerwähnte vorgegebene Konstante KR# wird so gewählt, dass sie im wesentlichen äquivalent zum Wert (2ρ)^1/2 ist. Im obenbeschriebenen Ausdruck wird der Parameter Te häufig weggelassen, obwohl zur Ableitung der EGR-Strömungsrate Qe die vier Parameter Pm, Pexh, Lifts (oder Ave) und Te verwendet werden. Das heißt, die EGR-Strömungsrate Qe kann einfach durch Qe = Ave × (Pexh – Pm)^1/2 × Kr# ausgedrückt werden, da die EGR-Strömungsrate Qe durch den Anstieg der EGR-Temperatur kaum ungünstig beeinflusst wird.
In 15 ist die Zyklusverarbeitung ähnlich der Verzögerungsverarbeitung (siehe Schritt S26 der 4) gezeigt. Im Schritt S91 werden zuerst die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac, die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol und die Ansauglufttemperatur Tn gelesen. In der gezeigten Ausführungsform wird die Ansauglufttemperatur Tn gemäß der Gleichung Tn = (Qac × Ta + Qec × Te)/(Qac + Qec) berechnet, wobei Qac die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder bezeichnet, Ta die Frischlufttemperatur bezeichnet, Qec die EGR-Menge pro Zylinder bezeichnet und Te die EGR-Temperatur bezeichnet.
Im Schritt S92 wird die Zyklusverarbeitung wie folgt durchgeführt. Für die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac, die sich auf den Ansaugtakt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpassung (oder Zyklusanpassung) an den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsverarbeitung durchgeführt, so dass die Zahl (CYLN# – 1), die durch Subtrahieren einer 1 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylinder erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der Phasenverzögerung der zugeführten Frischluftströmung pro Zylinder Qac entspricht, die von der Arithmetikoperationsroutine der 4 abgeleitet worden ist. Das heißt, das Datum Qac·Z^–(CYLN#-1), das vor (CYLN# – 1) Zyklen durch die Arithmetikoperation (siehe Verarbeitungsablauf von Schritt S21 bis Schritt S27) der 4 abgeleitet worden ist, wird als die Verdrängung pro Zylinder Qexh betrachtet, die während des Ausstoßtaktes aus einem Zylinder ausgestoßen wird.
Für die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, die sich auf den Kompressionstakt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpassung an den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsverarbeitung durchgeführt, so dass die Zahl (CYLN# – 2), die durch Subtrahieren einer 2 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylinder erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der Phasenverzögerung der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol entspricht, die durch die Routine der 21 abgeleitet wird, wie später erläutert wird. Das heißt, das Datum Qsol·Z^–(CYLN#-2), das durch die Arithmetikoperation (siehe den Verarbeitungsablauf von Schritt S131 bis 134) der 21 vor (CYLN# – 2) Zyklen abgeleitet worden ist, wird als die zyklisch verarbeitete Kraftstoffeinspritzmenge Qfo betrachtet.
Für die Ansauglufttemperatur Tn, die sich auf den Ansaugtakt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpassung an den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsverarbeitung ausgeführt, so dass die Zahl (CYLN# – 1), die durch Subtrahieren einer 1 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylinder erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der Phasenverzögerung der Ansauglufttemperatur Tn entspricht, die durch Schritt S91 der 15 abgeleitet worden ist. Das heißt, das Datum Tn·Z^–(CYLN#-1), das vor (CYLN# – 1) Zyklen durch die Arithmetikoperation der 15 abgeleitet worden ist, wird als die zyklisch verarbeitete Ansauglufttemperatur Tno betrachtet.
In den 16 bis 18 ist eine EGR-Steuerung gezeigt, die von der Vorrichtung der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Eine Stell-Anhebung Liftt des EGR-Ventils 9 wird gemäß der in 16 gezeigten Routine berechnet. Im Schritt S101 werden der Ansaugdruck Pm, der Abgasdruck Pexh, eine erforderliche EGR-Strömungsrate Tqe sowie die EGR-Temperatur Te gelesen. Im Schritt S102 wird eine erforderliche Fluidströmungsdurchlassfläche Tav, die vom EGR-Ventil 9 definiert wird, als Funktion der vier Parameter Pm, Pexh, Tqe und Te wie folgt berechnet. Tav = Tqe/(Pexh – Pm)1/2/KR# × Te/Ta#wobei KR# und TA# vorgegebene Konstanten sind, wie oben beschrieben worden ist. Wie bereits im Schritt S83 der 13 erläutert, kann der Parameter Te weggelassen werden. In diesem Fall wird der erforderliche Fluidströmungsdurchlass Tav einfach durch Tav = Tqe/(Pexh – Pm)1/2/KR# ausgedrückt.
Im Schritt S103 wird eine Soll-Anhebung Mlift des EGR-Ventils 9 anhand der Nachschlagtabelle, wie in 17 gezeigt, aus dem erforderlichen Fluidströmungsdurchlass Tav abgeleitet.
Im Schritt S104 wird eine sogenannte Vorverarbeitung (wie im folgenden mit Bezug auf die in 23 gezeigte Unterroutine genauer erläutert wird) auf die Soll-Anhebung Mlift hinsichtlich der Verzögerung beim Betätigungszeitablauf des EGR-Ventils 9 angewendet. Die vorverarbeitete Soll-Anhebung Mlift wird als Stell-Anhebung Liftt betrachtet, woraufhin ein Steuersignal, das der Stell-Anhebung Liftt entspricht, von der Steuereinheit 13 an das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 ausgegeben wird.
In 18 ist eine Routine zur Berechnung der erforderlichen EGR-Strömungsrate Tqe gezeigt. Im Schritt S111 werden die Motordrehzahl Ne, eine Soll-EGR-Rate Megr sowie die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac gelesen. Im Schritt S112 wird eine Soll-EGR-Menge Tqec0 als das Produkt (Qac × Megr) der zugeführten Frischluftströmung pro Zylinder Qac und der Soll-EGR-Rate Megr abgeleitet. Um eine Stell-EGR-Menge Tqec abzuleiten, wird im Schritt S113 eine sogenannte Vorverarbeitung auf die im Schritt S112 abgeleitete Soll-EGR-Menge Tqec0 unter Berücksichtigung der volumetrischen Kapazität des Zuführungssystems vom EGR-Ventil 9 bis zum Einlass des Motorzylinders und der volumetrischen Kapazität des Zylinders angewendet. Einzelheiten der Vorverarbeitung werden später mit Bezug auf das Flussdiagramm der 24 beschrieben. Im Schritt S114 wird die erforderliche EGR-Strömungsrate Tqe als Funktion der Stell-EGR-Menge Tqec und der Motordrehzahl Ne gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet. Tqe = Tqec × Ne/KCON#wobei KCON# dieselbe vorgegebene Konstante ist, wie im Schritt S25 der 4 und im Schritt S33 der 5 beschrieben worden ist.
In 19 ist eine Routine zur Berechnung der EGR-Rate Megr gezeigt. Im Schritt S121 werden die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol gelesen. Im Schritt S122 wird die Soll-EGR-Rate Megr sowohl von der Motordrehzahl Ne als auch der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, die im wesentlichen die Motorlast darstellt, anhand der Nachschlagtabelle, wie in 20 gezeigt, gewonnen.
In 21 ist eine Routine zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol gezeigt. Im Schritt S131 werden die Motordrehzahl Ne und die Steuerhebelöffnung CL der Einspritzpumpe 7 gelesen. Im Schritt S132 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in 22 gezeigt, sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch der Steuerhebelöffnung CL eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv gewonnen. Im Schritt S133 wird die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv mit verschiedenen Korrekturfaktoren wie z. B. eines von der Wassertemperatur abhängigen Korrekturfaktors und dergleichen korrigiert, um eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 zu erzeugen. Im Schritt S134 wird in dem Fall, dass der korrigierte Kraftstoffeinspritzwert Qsol1 eine obere Grenze (eine gegebene maximale Kraftstoffeinspritzmenge Qful, die von einer weiteren in 50 gezeigten Unterroutine berechnet wird) überschreitet, die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 durch die obere Grenze ersetzt, um den aktuellen Ausgangswert der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol innerhalb der oberen Grenze zu halten. Wenn die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 unterhalb der Obergrenze liegt, wird die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 als der aktuelle Ausgangswert der Einspritzmenge Qsol betrachtet.
23 zeigt die Vorverarbeitung (siehe Schritt S104 der 16), die zum Ableiten der Stell-Anhebung Liftt für das EGR-Ventil 9 aus der Soll-Anhebung Mlift erforderlich ist. Im Schritt S145 wird die durch Schritt S103 abgeleitete Soll-Anhebung Mlift gelesen. Im Schritt S146 wird bestimmt, ob der aktuelle Wert Mliftn der Soll-Anhebung Mlift größer als oder gleich dem vorangehenden Wert Mliftn – 1 der Soll-Anhebung ist. Der aktuelle Wert Mliftn der Soll-Anhebung wird im folgenden einfach mit "Mlift" abgekürzt. Wenn die Antwort auf Schritt S146 eine Bestätigung (JA) ist, wird mit Schritt S147 fortgefahren, in dem für den Fall, dass die Ventilanhebung des EGR-Ventils 9 zunimmt, eine Zeitkonstante Tc1 auf eine erste vorgegebene Zeitkonstante TCL1# eingestellt wird, die einer Zeitkonstante oder einem Verzögerungskoeffizienten entspricht. Wenn die Antwort auf Schritt S146 negativ ausfällt (NEIN), wird mit Schritt S148 fortgefahren, in dem die Zeitkonstante Tc1 auf eine zweite vorgegebene Zeitkonstante TCL2# eingestellt wird, die einer Zeitkonstanten oder einem Verzögerungskoeffizienten für den Fall einer abnehmenden Ventilanhebung entspricht. Im Schritt S149 wird auf der Grundlage der aktuellen Soll-Anhebung Mlift und der durch die Schritte S146 oder S148 erhaltenen Zeitkonstanten Tc1 eine von einer Zeitkonstante abhängige Funktion Rlift ausgedrückt durch Rliftn = Rliftn – 1 × (1 – Tc1) + Mlift × Tc1, wobei Rliftn den aktuellen Wert der Funktion Rlift bezeichnet, Rliftn – 1 den vorangegangenen Wert der Funktion Rlift bezeichnet und Tc1 die ausgewählte Zeitkonstante ist. Die Stell-Anhebung Liftt wird sowohl aus der aktuellen Soll-Anhebung Mlift als auch dem vorangegangenen Wert Rliftn – 1 der Funktion Rlift gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet. Liftt = GKL# × Mlift – (GKL# – 1) × Rliftn – 1wobei GKL# eine Vorverarbeitungsverstärkung (eine vorgegebene Konstante) ist.
In 24 ist die Vorverarbeitung (siehe Schritt S113 der 18) gezeigt, die für die Ableitung der Stell-EGR-Menge Tqec erforderlich ist. Im Schritt S151 wird die Soll-EGR-Menge Tqec0 (= Qac × Megr), die durch Schritt S112 der 18 abgeleitet worden ist, eingelesen. Im Schritt S152 wird auf der Grundlage der aktuellen Soll-EGR-Menge Tqec0 und eines vorgegebenen Korrekturfaktors (eine Konstante) Kv eine von der volumetrischen Effizienz abhängige Funktion Rqec ausgedrückt durch Rqec (= Rqecn) = Rqecn – 1 × (1 – Kv) + Tqec0 × Kv, wobei Rqecn den aktuellen Wert der Funktion Rqec bezeichnet, Rqecn – 1 den vorangegangenen Wert der Funktion Rqec bezeichnet und der Korrekturfaktor Kv ausgedrückt wird durch Kv = Kin × Vc/Vm/CYLN# (= Kin × Kvol/CYLN#). In diesem Fall stellt das Produkt (Kin × Kvol) einen Prozentsatz der EGR-Menge dar, die derzeit in den Zylinder gesaugt wird. Das heißt, der Korrekturfaktor entspricht einem vorgegebenen Verzögerungskoeffizienten. Das Bezugszeichen CYLN# bezeichnet die Anzahl der Motorzylinder. Die Stell-EGR-Menge Tqec wird sowohl von der aktuellen Soll-EGR-Menge Tqec0 als auch vom vorangehenden Wert Rqecn – 1 der Funktion Rqec gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet: Tqec = GKQE# × Tqec0 + (GKQE# – 1) × Rqecn – 1wobei GKQE# eine Vorverarbeitungsverstärkungskonstante (eine vorgegebene Konstante) darstellt.
Wie aus dem Vorangehenden deutlich wird, wird die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac unter Berücksichtigung der Verzögerung erster Ordnung auf der Grundlage des Frischluftströmungsratenanzeigesignals Qo vom Luftströmungsmesser 16 genau geschätzt, wobei die Soll-EGR-Menge Tqec0 als Funktion der zugeführten Frischluft strömung pro Zylinder Qac und der Soll-EGR-Rate Megr auf der Grundlage sowohl der Motordrehzahl Ne als auch der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol berechnet wird, wobei unter Berücksichtigung sowohl der volumetrischen Kapazität des Zuführungssystems vom EGR-Ventil 9 bis zum Einlass des Zylinders als auch der volumetrischen Kapazität des Zylinders die vorverarbeitete Soll-EGR-Menge Tqec0 als die Stell-EGR-Menge Tqec aktualisiert wird. Zusätzlich wird die erforderliche Fluidströmungsfläche Tav für den EGR-Durchlass 10 oder das EGR-Ventil 9 in Abhängigkeit vom Differenzdruck (Pexh – Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck sowie von der erforderlichen EGR-Strömungsrate Tqe geeignet bestimmt, wobei die Soll-Anhebung Mlift des EGR-Ventils 9 von der erforderlichen Fluidströmungsfläche abgeleitet wird, woraufhin die Vorverarbeitung auf die Soll-Anhebung Mlift unter Berücksichtigung der Verzögerung beim Betätigungszeitablauf des EGR-Ventils 9 angewendet wird und schließlich die vorverarbeitete Soll-Anhebung Mlift als die Stell-Anhebung Liftt (der an das Elektromagnetventil 12 auszugebende aktuelle Tastverhältnissignalwert) für das EGR-Ventil 9 aktualisiert wird. Das heißt, die Soll-EGR-Menge wird in Abhängigkeit von der zugeführten Frischluftströmungsrate sowie von der Soll-EGR-Rate bestimmt. Die zugeführte Frischluftströmungsrate (die Strömungsrate pro Zylinder Qac) auf der Grundlage des gemessenen Werts des Luftströmungsmessers 16 verändert sich in Abhängigkeit von der Veränderung der Dichte der zugeführten Frischluft, während die EGR-Rate Megr auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Motorlast (der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol) durch die Veränderung der Luftdichte nicht beeinflusst wird. Daher kann die Soll-EGR-Menge in Abhängigkeit von der Umgebungsveränderung (der Veränderung der Luftdichte) wirksam optimiert werden. Obwohl eine Antwortverzögerung (eine Phasenverzögerung zwischen der zurückgeführten Abgasströmung, die durch das EGR-Ventil 9 strömt und der zugeführten Abgasströmung, die momentan in den Einlass des Motorzylinders gesaugt wird) insbesondere in einem Übergangszustand wie Beispiel während starker Beschleunigung einer dynamischen Eigenschaft des zurückgeführten Abgases vom EGR-Ventil 9 bis zum Zylindereinlass eigen ist, wird eine Stell-EGR-Menge durch eine Vorverarbeitung, die die dynamische Eigenschaft reflektiert, von der Soll-EGR-Menge abgeleitet, wodurch die Vorrichtung verhindert, dass die Antwortverzögerung einen ungünstigen Einfluss auf die EGR-Steuerung ausübt. Die häufig als Verzögerungskoeffizient bezeichnete Zeitkonstante wird in Abhängigkeit von der volumetrischen Kapazität im Zuführungssystem vom EGR-Ventil 9 bis zum Motorzylindereinlass und von der volumetrischen Kapazität des Zylinders bestimmt, wodurch die Vorverarbeitung die Phasenverzögerung wirksam kom pensiert. Somit kann die Vorrichtung der ersten Ausführungsform eine hochgenaue EGR-Steuerung schaffen, wie vorher erläutert worden ist, und damit eine optimale Abgasregelung sicherstellen. Somit werden schädliche Abgasemissionen wie z. B. NOx-Emissionen, Partikel und dergleichen selbst im Fall des Übergangszustands des fahrenden Fahrzeugs wie z. B. bei einem Übergang von einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit zu einer starken Beschleunigung oder bei einer beträchtlichen Veränderung der Luftdichte, die aufgrund der Umgebungsveränderung zwischen einer Tieflandfahrt und einer Hochlandfahrt auftritt, durch die optimale EGR-Steuerung der Vorrichtung der ersten Ausführungsform wirksam verringert.
Mit anderen Worten, gemäß der Vorrichtung der ersten Ausführungsform wird zuerst eine erste Soll-EGR-Menge, die in den Zylinder gesaugt werden soll, eingestellt und anschließend die Zeitkonstante der dynamischen Eigenschaften des zurückgeführten Abgases, das vom EGR-Ventil 9 durch den EGR-Durchlass 10 in den Motorzylinder strömt, auf der Grundlage der geschätzten volumetrischen Effizienz (des Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwerts Kin), der auf wenigstens der Motordrehzahl Ne basiert, geschätzt. Drittens wird durch eine erste Vorverarbeitung, die die geschätzte Zeitkonstante widerspiegelt, eine zweite Soll-EGR-Menge arithmetisch abgeleitet, die durch das EGR-Ventil 9 strömen soll. Anschließend wird die Soll-Anhebung Mlift für das EGR-Ventil 9 auf der Grundlage der zweiten Soll-EGR-Menge geschätzt. In der ersten Ausführungsform wird eine zweite Vorverarbeitung, die die Verzögerung des Betätigungszeitablaufs des EGR-Ventils 9 widerspiegelt, auf die Soll-Anhebung Mlift angewendet, um die Stell-Anhebung Liftt abzuleiten. Unter der Annahme, dass die Zeitkonstante der dynamischen Eigenschaften der zurückgeführten Abgasströmung durch τa dargestellt wird, wird unter Berücksichtigung der ersten Vorverarbeitung die zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe durch den folgenden Laplace-Transformations-Operationsausdruck (1) ausgedrückt. M2Qe = {[1 + G·τa·s)/(1 + τa·s)}·MQce (1)wobei M₂Qe (kg/Takt) die zweite Soll-EGR-Menge bezeichnet, die durch das EGR-Ventil 9 strömen soll, G eine vorgegebene Vorverarbeitungsverstärkung bezeichnet, τa (s) die Zeitkonstante bezeichnet, die die dynamischen Eigenschaften des zurückgeführten Abgases anzeigt, das vom EGR-Ventil 9 durch den EGR-Durchlass 10 zum Motorzylinder strömt, s einen Laplace-Operator bezeichnet und MQce (kg/Takt) die erste Soll- EGR-Menge bezeichnet, die in den Motorzylinder gesaugt werden soll. Als Ergebnis des oben genannten Laplace-Transformation-Operationsausdrucks (1) wird unter der Annahme, dass die obenerwähnte zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe gleich der momentan durch das EGR-Ventil 9 strömenden EGR-Menge ist, eine aktuelle EGR-Menge Qce, die momentan in den Zylinder gesaugt wird, mit folgender Näherungsgleichung (2) ausgedrückt. Qce = {(1 + G·τa)/(1 + τa)2}·MQce (2)
Wie aus den Gleichungen (1) und (2) deutlich wird, besteht die Möglichkeit, dass die aktuelle EGR-Menge Qce die erste Soll-EGR-Menge MQce überschreitet, was von der Größe der Vorverarbeitungsverstärkung G abhängt. Wenn versucht wird, den zu kleinen Verstärkungsfaktor G zu wählen, um ein solches Überschreiten zu verringern, kann das Antwortverhalten der EGR-Steuerung verschlechtert werden. 25 zeigt Simulationsergebnisse der aktuellen EGR-Menge Qce, wenn ein sogenannter Stufeneingang als die erste Soll-EGR-Menge MQce in einem herkömmlichen Stufenantwortverfahren bei Vorhandensein der Vorverarbeitung der Gleichung (1) bei verschiedenen Verstärkungen wie z. B. 2, 1,5 und 0,8 und bei Fehlen der Verarbeitung der Gleichung (1) angelegt wird. Wie aus den Simulationsergebnissen der 25 deutlich wird, besteht bei Vorhandensein der Verarbeitung des Ausdrucks (1) eine Neigung, dass die Überschreitung bei einer Verstärkung G (z. B. G = 2, G = 1,5) oberhalb von "1" auftritt, während bei einer Verstärkung (z. B. G = 0,8) unterhalb von "1" die Neigung besteht, dass das Antwortverhalten der EGR-Steuerung verschlechtert wird. Um die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen, zeigt 26 eine weiter verbesserte Vorrichtung (eine Abwandlung) der ersten Ausführungsform.
In 26 ist das Schaubild der weiter verbesserten EGR-Steuerung gezeigt. Die Vorrichtung der 26 enthält einen Einstellabschnitt 41 für einen Soll-EGR-Wert pro Zylinder, einen Einstellabschnitt 42 für eine Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs, einen Schätzabschnitt 43 für eine Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa, einen Schätzabschnitt 44 für eine volumetrische Effizienz, einen Vorverarbeitungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 45 sowie einen Soll-EGR-Ventilöffnungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 46. Der Einstellabschnitt 41 für die Soll-EGR-Menge pro Zylinder dient zum Einstellen der Soll-EGR-Menge MQce. Der Einstellabschnitt 42 für die Antwortcharakteristik- Zeitkonstante τs dient zum Einstellen einer Antwortcharakteristik (einer Zeitkonstante τs) zwischen der ersten Soll-EGR-Menge MQce und der aktuellen EGR-Menge Qce. Der Schätzabschnitt 43 für die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa dient zum Schätzen einer Dynamikcharakteristik (einer Zeitkonstante τa) von dem Zeitpunkt, zu dem die zurückgeführte Abgasströmung durch das EGR-Ventil 9 strömt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die zurückgeführte Abgasströmung in den Einlass des Motorzylinders gesaugt wird, auf der Grundlage sowohl der vom Sensor 17 erfassten Motordrehzahl Ne als auch der volumetrischen Effizienz, die vom Volumetrikeffizienz-Schätzabschnitt 44 geschätzt wird. Der Vorverarbeitungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 45 dient zur Berechnung der zweiten Soll-EGR-Menge (die vorverarbeitete Soll-EGR-Menge) M₂Qe aus der ersten Soll-EGR-Menge MQce mittels der Vorverarbeitung auf der Grundlage der dynamischen Charakteristik (der Zeitkonstante τa), die vom Schätzabschnitt 43 für die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa geschätzt wird, so dass die Antwortcharakteristik (die Zeitkonstante τs), die vom Einstellabschnitt 42 eingestellt worden ist, erreicht wird. Der Soll-EGR-Ventilöffnungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 46 leitet eine Soll-EGR-Ventilöffnung oder eine Soll-Fluidströmungs-Durchlaßssfläche (die einer Soll-Anhebung des EGR-Ventils 9 entspricht) aus der zweiten Soll-EGR-Menge M₂Qe ab. Der Volumetrikeffizienz-Schätzabschnitt 44 schätzt eine Volumetrikeffizienz η_V sowohl anhand der Motordrehzahl Ne als auch des Sammlerinnendrucks Pcol. Die Volumetrikeffizienz η_V wird aus der Motordrehzahl Ne und dem Sammlerinnendruck Pcol in Abhängigkeit vom experimentell ermittelten Kennfeld, wie in 27 gezeigt, gewonnen. Für den Fall eines Vierzylinder-Dieselmotors z. B. funktioniert die Vorrichtung der in 26 gezeigten Abwandlung wie folgt.
Die Schätzvorrichtung 43 für die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa schätzt eine Dynamikcharakteristik (eine Zeitkonstante τa) anhand der Motordrehzahl Ne und der geschätzten Volumetrikeffizienz η_V, während der Einstellabschnitt 42 für die Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs eine Antwortcharakteristik (eine Zeitkonstante τs) schätzt, so dass die Antwortcharakteristik-Zeitkonstante eine positive Zahl ist, die kleiner ist als die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa (siehe folgende Ungleichung). 0 < τs < τa (3)
Der Vorverarbeitungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 45 der in 26 gezeigten Vorrichtung berechnet die vorverarbeitete Soll-EGR-Menge (die zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe) gemäß der folgenden Laplace-Transformations-Operationsgleichung (4) unter Verwendung der Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs, der Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa und der ersten Soll-EGR-Menge MQce. M2Qe = {(1 + τa·s)/(1 + τs·s)}·MQce (4)wobei s einen Laplace-Operator bezeichnet.
Als Ergebnis der oben genannten Laplace-Transformations-Operationsgleichung (4) wird eine aktuelle EGR-Menge Qce, die momentan in den Zylinder gesaugt wird, unter der Annahme, dass die obenerwähnte zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe gleich der EGR-Menge Qce ist, die momentan durch das EGR-Ventil 9 strömt, durch die folgende Näherungsgleichung (5) ausgedrückt. Qce = {1/(1 + τa·s)}·MQce (5)
28 zeigt die Simulationsergebnisse der Ist-EGR-Menge Qce, wenn eine sogenannte Stufeneingabe bei Vorhandensein der Vorverarbeitung des Ausdrucks (4), wobei die Zeitkonstante τs auf 0,05 s und die Zeitkonstante τs auf 0,13 s eingestellt ist, und bei Fehlen der Verarbeitung des Ausdrucks (4) angelegt wird. Wie aus den Simulationsergebnissen der 28 deutlich wird, wird bei Vorhandensein der Verarbeitung des Ausdrucks (4) das Antwortverhalten der EGR-Steuerung verbessert. Wie aus der Näherungsgleichung (5) deutlich wird, wird mit kleiner werdender Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs das Antwortverhalten der EGR-Steuerung besser. Wenn jedoch die Zeitkonstante τs auf einen zu kleinen Wert eingestellt ist, wird die Amplitude der zweiten Soll-EGR-Menge M₂Qe (= Ist-EGR-Menge Qce) im Vergleich zur ersten Soll-EGR-Menge extrem groß, weshalb eine verstärkte Neigung dazu besteht, dass die erforderliche Öffnung des EGR-Ventils übermäßig groß wird. In diesem Fall kann die Ist-EGR-Menge Qce die erste Soll-EGR-Menge MQce überschreiten. Daher wird vorgezogen, die Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs hinsichtlich einer maximal möglichen Öffnung des EGR-Ventils 9 auf einen möglichst kleinen Wert einzustellen. Da wie oben erwähnt das System der in 26 gezeigten Abwandlungen die Vorverarbeitung hinsichtlich der Dynamikcharakteristik des zurückgeführten Abgases genauer durchführen kann, so dass die gewünschte Antwortcharakteristik erreicht wird, kann somit eine hochgenaue und hochstabile EGR-Steuerung sichergestellt werden. Da ferner die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa und die Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs (0 < τs < τa) wie oben erläutert bestimmt oder geschätzt werden, ist weniger Überschwingen (Überschreiten und/oder Unterschreiten bezüglich der Soll-EGR-Menge) der EGR-Steuerung vorhanden. Außerdem wird die erforderliche Fluidströmungsfläche Tav als eine Funktion der erforderlichen EGR-Menge (oder der Stell-EGR-Menge) und des Differenzdrucks (Pexh – Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck genau berechnet, wobei zusätzlich eine weitere Vorverarbeitung, die die Verzögerung des Betätigungszeitablaufs des EGR-Ventils 9 widerspiegelt, auf die Soll-Ventilanhebung Mlift, die der erforderlichen Fluidströmungsfläche Tav entspricht, angewendet wird, um die Stell-Ventilanhebung Liftt (der für die Soll-EGR-Ventilöffnung erforderliche Steuersignalwert) zu erzeugen, wodurch eine hochgenaue Öffnungssteuerung des EGR-Ventils 9 sichergestellt wird.
Zweite Ausführung
In den 29 bis 35 ist eine Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der zweiten Ausführungsform für einen Dieselmotor gezeigt. Die Grundkonstruktion der Vorrichtung der in den 29 bis 35 gezeigten zweiten Ausführungsform ist derjenigen der in den 21 bis 25 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich. Daher werden dieselben Bezugszeichen, die in der ersten Ausführungsform der 1 verwendet worden sind, auf die entsprechenden Elemente, die in der zweiten Ausführungsform der 29 verwendet sind, angewendet, um einen Vergleich zwischen den ersten und zweiten Ausführungsformen zu ermöglichen. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Öffnung einer Ansaugluft-Drosselklappe 70 (siehe 30) in Abhängigkeit von zumindest dem Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck (Pexh) und dem Ansaugdruck (Pm) und die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils 9 zusätzlich zur obenerwähnten EGR-Ventilsteuerung genau geregelt wird. Wie in 29 gezeigt, ist der Motor 5 mit einem EGR-Durchlass 10 ausgerüstet, der einen kleinen Anteil des Schutzabgases in den Ansaugkrümmer 4 zurückführt. Das EGR-Ventil 9 ist im EGR-Durchlass 10 angeordnet, um die Menge des vom Abgaskrümmer 8 in den Ansaugkrümmer zurückgeführten Abgases zu steuern. Das EGR-Ventil 9 umfasst ein Ventil 50, eine Ventilspindel 51, von der ein Ende fest mit dem Ventil 50 verbunden ist oder in Baueinheit mit diesem ausgebildet ist, eine Membran 52, die fest mit dem anderen Ende der Ventilspindel 51 verbunden ist, eine Rückhaltefeder 53, die die Membran 52 derart nach unten (in 29 gezeigt) vorspannt, so dass das Ventil 50 in seiner vollständig geschlossenen Stellung gehalten wird, eine Signalleitung 54 sowie eine Membrankammer 55. Wie bereits in der beigefügten 1 erläutert worden ist, ist die Signalleitung 54 des EGR-Ventils 9 mit dem Auslassanschluss des mittels Taktverhältnis gesteuerten Elektromagnetventils 12 verbunden, so dass der Unterdruck, der von einer Unterdruckquelle (der Unterdruckpumpe 11) erzeugt wird und geeignet mit Umgebungsluft geschwächt wird, vom Elektromagnetventil 12 über die Leitung 54 in die Membrankammer 55 geleitet wird. Somit kann in Abhängigkeit von der Stärke des ankommenden Unterdrucks das EGR-Ventil 9 angehoben oder abgesenkt werden. Die Ansaugluft-Drosselklappe 70 (siehe 30) ist im Zuführungsdurchlass, der mit dem Ansaugkrümmer 4 in Verbindung steht, angeordnet, um die zugeführte Frischluft geeignet zu drosseln oder zu beschränken. Im Zuführungsdurchlass ist ein Ansaugdrucksensor 35 angeordnet. Ferner ist im Abgasdurchlass (dem Abgaskrümmer 8) ein Abgasdrucksensor 56 angeordnet. Um sowohl die EGR-Steuerung als auch die Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs-Steuerung durchzuführen, ist eine Steuereinheit 60 vorgesehen. Die Eingangsschnittstelle der Steuereinheit 60 ist mit dem Luftströmungsmesser 16, dem Motordrehzahlsensor 17 und dem Drosselklappenöffnungssensor 57 verbunden, um das Spannungssignal Qo vom Luftströmungsmesser 16, das die zugeführte Frischluftströmung anzeigt, das Motordrehzahlanzeigesignal Le vom Sensor 17 und das Drosselklappenöffnungsanzeigesignal Acc vom Sensor 57 zu empfangen. Wie im Blockschaltbild der 30 gezeigt, enthält die in der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendete Steuereinheit 60 (im Blockschaltbild durch die Ein-Punkt-Linie H dargestellt) einen Soll-EGR-Strömungsraten-Arithmetikoperations-Abschnitt B, einen EGR-Ventilanhebungs-Einstellabschnitt C, einen EGR-Ventil-Steuer-Abschnitt D, einen EGR-Ventilanhebungserfassungsabschnitt E, einen Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs-Einstellabschnitt F sowie einen Ansaugluft-Drosselklappensteuerabschnitt G. Der Operationsabschnitt B ist mit einem Motorbetriebszustand-Erfassungsabschnitt A verbunden, um auf der Grundlage mehrerer Motorbetriebszustand-Anzeigsignale vom Erfassungsabschnitt A, d. h. dem Motordrehzahlanzeigesignal Ne, dem Drosselklappenöffnungsanzeigesignal Acc, dem Ansaugdruck Pm, dem Abgasdruck Pexh und dergleichen, eine gewünschte EGR-Strömungsrate (eine Soll-EGR-Strömungsrate) zu berechnen. Der Einstellabschnitt C bestimmt eine erwünschte Anhebung (einen Einstellpunkt) des EGR-Ventils 9 auf der Grundlage der erwünschten EGR-Strömungsrate, die vom Abschnitt B berechnet worden ist. Der Steuer abschnitt D steuert das EGR-Ventil 9 auf der Grundlage des vom Abschnitt C bestimmten Einstellpunkts. Der Erfassungsabschnitt E dient zum Erfassen einer Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9. Der Drosselklappenöffnungs-Einstellabschnitt F dient zum Einstellen einer erwünschten Öffnung der Drosselklappe 70 in Abhängigkeit von allen Motorbetriebszustand-Anzeigesignalen, der erwünschten EGR-Strömungsrate und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9. Der Steuerabschnitt D steuert die Drosselklappe 70 als Antwort auf das gewünschte Drosselklappenöffnungs-Anzeigesignal vom Einstellabschnitt F. Wie im folgenden genauer beschrieben wird, führt die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die Drosselklappenöffnungssteuerung sowie die gleiche EGR-Steuerung durch, wie die erste Ausführungsform.
In 31 ist ein Steuerungsablauf für die Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe 70 gezeigt. Im Schritt S201 werden eine maximale EGR-Strömungsrate Qemax (die später mit Bezug auf den in 33 gezeigten Ablauf erläutert wird), die Ist-Anhebung Lifts des EGR-Ventils 9 sowie der Differenzdruck Dpl (= Pexh – Pm) zwischen dem Abgasdruck Pexh und dem Ansaugdruck Pm eingelesen. Im Schritt S202 wird die gewünschte EGR-Strömungsrate Tqe mit der Differenz (Qemax – QOFF#), die durch Subtrahieren eines vorgegebenen Werts QOFF# von der maximalen EGR-Strömungsrate Qemax erhalten wird, verglichen. In dem Fall, in dem die Ungleichung Tqe > Qemax – QOFF# erfüllt ist, wird mit Schritt 205 fortgefahren, indem der aktuelle Wert Th (Thn) eines Drosselklappeneinstellparameters (ein Einstellpunkt) mit einem Wert (Thn – 1 – 1), der durch Subtrahieren einer "1" vom vorangehenden Wert Thn – 1 des Einstellparameters erhalten wird, aktualisiert wird, so dass die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 abnimmt, da die erwünschte EGR-Strömungsrate die maximale EGR-Strömungsrate Qemax überschreitet. Der vorgegebene Wert QOFF# wird unter Berücksichtigung der Schwankungen der EGR-Strömungsrate, die durch die EGR-Ventileigenschaften entstehen, vorgegeben. Wenn die Antwort im Schritt S202 negativ ist (NEIN), d. h. im Fall von Tqe ≤ Qemax – Qoff#, wird mit Schritt S203 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob die Ist-Ventilanhebung Lifts kleiner als eine vorgegebene Konstante Liftsl# ist. Im Fall von Lifts < Liftsl# wird mit Schritt S204 fortgefahren, in dem der Differenzdruck Dpl (= Pexh – Pm) mit einer vorgegebenen Konstante oder einem vorgegebenen Entscheidungsniveau DPLSL# verglichen wird. Im Fall von Lifts ≥ Liftsl# wird mit Schritt S207 fortgefahren. Wenn die Antwort im Schritt S204 eine Bestätigung ist (JA), wird mit Schritt S206 fortgefahren. Im Gegensatz dazu wird mit Schritt S207 fortgefahren, wenn die Ant wort im Schritt S204 negativ ist. Der Ablauf vom Schritt S203 über den Schritt S204 zum Schritt S206 bedeutet, dass die Ist-Ventilanhebung Lifts vergleichsweise klein ist und zusätzlich der Differenzdruck Dpl kaum zunimmt, wodurch im Schritt S206 der aktuelle Wert Th (Thn) des Drosselklappeneinstellparameters mit einem Wert (Thn – 1 + 1), der durch Addieren einer "1" zum vorangehenden Wert Thn – 1 des Einstellparameters erhalten wird, aktualisiert wird, so dass die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 zunimmt. Der Ablauf vom Schritt S202 über S203 oder Schritt S204 zum Schritt S207 bedeutet, dass die gewünschte EGR-Strömungsrate innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt und die Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 bereits zufriedenstellend ist oder dass ein geeigneter Pegel des Differenzdrucks Dpl vorhanden ist, weshalb die Steuereinheit 60 entscheidet, dass die aktuelle Öffnung der Drosselklappe 70 ausreichend ist. Aus dem obenerwähnten Grund wird im Schritt S207 der aktuelle Wert Th (Thn) des Drosselklappeneinstellparameters auf dem gleichen Wert wie der vorangehende Wert Thn – 1 gehalten, so dass die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 unverändert bleibt. Im Schritt S208 werden die oberen und unteren Grenzen des Einstellparameters Th der Drosselklappenöffnung jeweils durch "1" und eine vorgegebene maximal mögliche Ventilöffnungseinstellzahl STVO# begrenzt, wie durch die Ungleichung 1 ≥ Th ≥ STVO# ausgedrückt wird. Im Schritt S209 wird die Drosselklappenöffnung TVO auf der Grundlage des zuletzt durch Schritt S208 bestimmten Einstellparameters gesteuert. Der zweiten Ausführungsform wird die Beziehung zwischen der Drosselklappenöffnung TVO und dem Einstellparameter Th durch die in 32 gezeigte Kennlinie bestimmt. Die Kennlinie ist so vorgegeben, dass sie die Öffnung TVO im Teillastbereich genauer fein einstellen kann, da die EGR hauptsächlich während einer vergleichsweise niedrigen Motordrehzahl mit teilweise geöffneter Drosselklappe benötigt wird, wobei in einem solchen Fall eine leichte Veränderung der Drosselklappenöffnung eine große Veränderungsrate der zugeführten Luftströmung bewirken kann.
In 33 ist eine Routine zur Berechnung der maximalen EGR-Strömungsrate Qemax gezeigt. Durch die Schritte S211 und S212 werden der Ansaugdruck Pm und der Abgasdruck Pexh gelesen. Im Schritt S213 wird der Differenzdruck Dpl als Differenz (Pexh – Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck berechnet. Im Schritt S204 wird eine Strömungsgeschwindigkeit Vqe der zurückgeführten Abgasströmung gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet. Vqe = (Dpl)1/2 × KR# × Te/TA#wobei KR# die vorgegebene Konstante ist, Te die EGR-Temperatur bezeichnet und TA# die vorgegebene Standardtemperatur bezeichnet.
Im Schritt S215 wird in dem Fall der maximal möglichen Anhebung des EGR-Ventils 9 die maximale Öffnungsfläche Avmax des EGR-Durchlasses 10 oder des EGR-Ventils 9 aus der Nachschlagtabelle, wie in 14 gezeigt, gewonnen. Die maximale EGR-Strömungsrate Qemax wird als Produkt (Avmax × Ve) der maximalen Öffnungsfläche Avmax und der zurückgeführten Abgasströmungsgeschwindigkeit Vqe berechnet.
In 34 ist ein weiterer Steuerungsablauf für die Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe 70 gezeigt. Der in 34 gezeigte Steuerungsablauf unterscheidet sich leicht von dem in 31 gezeigten Steuerungsablauf nur darin, dass die Schritte S203 und S204 der 31 durch den Schritt S223 der 34 ersetzt sind. Ein Vergleichswert Liftsl, der im Schritt S223 verwendet wird, ist ein Entscheidungsniveau, das in Abhängigkeit von der obenerwähnten Strömungsgeschwindigkeit Vqe verändert werden kann, wie aus dem Flussdiagramm der 35 deutlich wird. Mit anderen Worten, der Wert Liftsl ist eine strömungsgeschwindigkeitsabhängige Variable. Da die Strömungsgeschwindigkeit Vqe ihrerseits als Funktion (Vqe = (Dpl)^1/2 × KR# × Te/TA#) des Differenzdrucks Dpl ausgedrückt wird, ist klar, dass das Entscheidungsniveau Liftsl auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit den Entscheidungskasten S204 sowie den Entscheidungskasten S203 wiedergibt. Im Schritt S231 der 35 wird die Strömungsgeschwindigkeit Vqe eingelesen. Im Schritt S232 wird das Entscheidungsniveau Liftsl aus der vorgegebenen Nachschlagtabelle (nicht gezeigt) gewonnen, die die Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit Vqe und dem Entscheidungsniveau Liftsl der Ventilanhebung wiedergibt. Die in den 31, 33 und 34 gezeigten Routinen werden jeweils als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutinen ausgeführt, die in vorgegebenen Zeitabständen wie z. B. 10 ms gestartet werden.
Wie in den 36A bis 36E deutlich wird, wird gemäß der Drosselklappenöffnungssteuerung der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform für den Fall, dass die erwünschte EGR-Strömungsrate (die erforderliche EGR-Strömungsrate) Tqe die maximale EGR-Strömungsrate Qemax überschreitet, die Drosselklappenöffnung verringert. Ferner wird für den Fall, dass der Differenzdruck Dpl über der vorgegebenen Konstanten DPLSL# liegt, wenn die erwünschte EGR-Strömungsrate Tqe kleiner als die maximale EGR-Strömungsrate Qemax, die Drosselklappenöffnung vergrößert. Im Vergleich zur vorangegangenen Vorrichtung (die in den 36D und 36E durch die gestrichelten Linien gezeigt ist) kann die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform den Luftüberschussfaktor auf einem nahezu konstanten Pegel halten.
Da gemäß der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 gesteuert wird, ist es möglich, die Drosselklappenöffnung genau und fein zu steuern, schnell auf Umgebungsveränderungen oder die Veränderung der Betriebsbedingungen des Fahrzeuges zu reagieren und somit sowohl die Motorleistung, den Kraftstoffverbrauch als auch die Abgasregelleistung geeignet in Übereinstimmung zu bringen. Ferner kann in der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die Drosselklappenöffnung automatisch optimiert werden, indem lediglich die Strömungsrateneigenschaft des EGR-Ventils 9 auf der Grundlage des obenerwähnten Differenzdrucks und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 bestimmt wird. Daher können die Kapazität eines eingebauten Nur-Lese-Speichers (ROM), der auf der Steuereinheit 13 montiert ist, und der Arbeitsaufwand für die Herstellung der Vorrichtung beträchtlich verringert werden. Außerdem wird die maximale EGR-Strömungsrate (Qemax) aus dem obenerwähnten Differenzdruck (Dpl) und der maximalen Öffnungsfläche (Avmax) des EGR-Durchlasses 10 (oder der maximalen Fluidströmungs-Durchlassfläche des EGR-Ventils 9, die durch die maximal mögliche Anhebung des EGR-Ventils 9 bestimmt ist, abgeleitet, wobei die Drosselklappenöffnung für den Fall, dass die erwünschte EGR-Strömungsrate (Tqe) die maximale EGR-Strömungsrate (Qemax) überschreitet, verringert oder geeignet und zeitgerecht kompensiert wird. Außerdem wird die Drosselklappenöffnung vergrößert oder kompensiert, wenn der obenerwähnte Differenzdruck (Dpl) oberhalb einer vorgegebenen Konstante (DPLSL#) liegt und/oder die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils 9 unterhalb einer vorgegebenen Konstante (Liftsl#) liegt. Diese Steuerungsoperation für die Drosselklappe 31 ist sehr stabil, weshalb die Drosselklappenöffnungssteuerung selbst dann optimiert werden kann, wenn eine Umgebungsveränderung oder eine Veränderung der Motorbetriebsbedingungen vorliegt.
Dritte Ausführungsform
In den 37 bis 42 und in den 43A bis 43F ist eine Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der dritten Ausführungsform für einen Dieselmotor mit Turbolader gezeigt. Die Grundkonstruktion der in der Abgasregelvorrichtung der dritten Ausführungsform verwendeten EGR-Steuerung ist derjenigen der in den 1 bis 25 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich. Lediglich die EGR-Steuerroutine, die von einer in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform enthaltenen Steuereinheit ausgeführt wird, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. Um die Offenbarung zu vereinfachen, wird im folgenden nur die EGR-Steuerungungsroutine der dritten Ausführungsform genauer beschrieben.
Die in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform verwendete Steuereinheit führt eine EGR-Steuerung gemäß dem in 37 gezeigten Ablauf durch.
Im Schritt S241 werden Motorbetriebszustand-Anzeigedaten gelesen. Genauer werden Motorlastanzeigedaten wie z. B. ein Drosselklappenöffnungs-Anzeigesignal Acc und eine Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, sowie ein Motordrehzahl-Anzeigedatum Ne als Motorbetriebszustand-Anzeigedaten gelesen. Im Schritt S242 wird der Ansaugdruck Pm gelesen. Der Ansaugdruck Pm wird mittels des Ansaugdrucksensors 35, der im Ansaugkrümmer oder im Zuführungsdurchlass angeordnet ist, gemessen oder direkt erfasst. Alternativ kann der Ansaugdruck Pm durch die Routine für die Arithmetikoperation abgeleitet werden, wie in 2 gezeigt ist. Im Schritt S243 wird eine Soll-EGR-Anhebung (eine gewünschte EGR-Anhebung) des EGR-Ventils 9 auf der Grundlage sowohl der Motorbetriebszustands-Anzeigedaten als auch des Ansaugdrucks Pm berechnet. Im Schritt S244 wird das EGR-Ventil 9 betätigt oder die Öffnung des EGR-Ventils 9 gesteuert, so dass die im Schritt S243 abgeleitete Soll-Ventilanhebung erreicht wird. In dem Fall, dass das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 wie in 1 gezeigt zum Ansteuern des Ventilanhebungsmechanismus (der die Membrankammer enthält) des EGR-Ventils 9 verwendet wird, wird das Tastverhältnis des Magnetventils 12 auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 und der Soll-Ventilanhebung auf ein geeignetes Tastverhältnis eingestellt. Alternativ werden in dem Fall, dass ein Schrittmotor zur Einstellung der Anhebung des EGR-Ventils 9 verwendet wird, die Winkelschritte des Schrittmotors auf der Grundlage der obenerwähnten Abweichung auf eine geeignete Anzahl von Schritten eingestellt.
In 38 ist eine Unterroutine zur Berechnung der erwünschten Anhebung oder der Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Ventils 9 gezeigt. Im Schritt S251 wird ein Motorlastäquivalenzwert Qfe als Funktion der Motorlastanzeigedaten und des Ansaugdrucks Pm berechnet. Der Wert Qfe wird erhalten, indem ein Wert der Motorlastanzeigedaten durch den Ansaugdruck Pm dividiert wird. Das heißt, der Wert Qfe wird ausgedrückt durch Qfe = (Wert der Motorlastanzeigedaten)/(Ansaugdruck Pm). Wie aus dieser Gleichung deutlich wird, neigt in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) in einem Übergangszustand des Motors wie z. B. bei starker Beschleunigung schnell zunimmt, der Wert der Motorlastanzeigedaten aufgrund der Verzögerung der Veränderung des Ansaugdrucks dazu, relativ zum Ansaugdruck Pm anzusteigen. Im Schritt S252 wird eine Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch dem Motorlastäquivalenzwert Qfe entsprechend den in 40 gezeigten Kennlinien gewonnen. Die Kennlinien der Motordrehzahl Ne über dem Motorlastäquivalenzwert Qfe sind in einem Speicher der Steuereinheit in Form eines Kennfeldes gespeichert. In 39 ist eine weitere Unterroutine zur Berechnung der Soll-EGR-Ventilanhebung (Tlift) gezeigt. Im Schritt S261 wird ein Soll-Ansaugdruck Pmt sowohl aus den Motorlastanzeigedaten wie z. B. dem Drosselklappenöffnungsanzeigesignal Acc, der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol oder dergleichen, als auch dem Motordrehzahlanzeigesignal Ne entsprechend dem in 42 gezeigten Kennfeld abgeleitet, das experimentell bestimmt worden ist. Im Schritt S262 wird ein Differenzdruck dPm (= Pm – Pmt) zwischen dem erfassten oder berechneten Ansaugdruck Pm, der als Ist-Ansaugdruck betrachtet wird, und dem Soll-Ansaugdruck Pmt berechnet. Im Schritt S263 wird ein motorlastabhängiger Korrekturfaktor Kqf aus dem Differenzdruck dPm anhand der in 41 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S264 wird der Motorlastäquivalenzwert Qfe sowohl aus den Motorlastanzeigedaten als auch dem motorlastabhängigen Korrekturfaktor Kqf gemäß der Gleichung Qfe = (Wert der Motorlastanzeigedaten) × Kqf abgeleitet. Im Schritt S265 wird die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch dem Motorlastäquivalenzwert Qfe anhand der in 40 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet.
Wie aus den zwei in den 37 und 39 gezeigten Routinen deutlich wird, wird die Soll-EGR-Rate (oder deren Äquivalenzwert wie z. B. die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift) in Abhängigkeit vom Ansaugdruck Pm geeignet korrigiert, wodurch es möglich ist, eine optimale EGR-Steuerung selbst dann auszuführen, wenn sich der Motor 5 in einem Übergangsbetriebszustand wie z. B. einer starken Beschleunigung befindet. Dies verhindert, dass während des Übergangsbetriebszustandes die Abgasregelungsleistung verschlechtert wird. Die oben beschriebene Vorrichtung der dritten Ausführungsform kann insbesondere im Fall eines Dieselmotors mit Turbolader eine hochgenaue EGR-Steuerung schaffen. Bisher wird eine Soll-EGR-Rate oder deren entsprechender Wert (die EGR-Ventilanhebung) unter der Annahme eingestellt, dass der Ansaugdruck ein Standarddruck wie z. B. ein vorgegebener Druckpegel PA# ist, weshalb die Soll-EGR-Rate, die von der EGR-Steuerung des Standes der Technik berechnet wird, einem gewünschten Wert unter einer bestimmten Bedingung entspricht, in der der Ansaugdruck den Standarddruck erreicht, weshalb die Neigung zu einer ungenügenden Menge an zugeführter Frischluft besteht, bis der Ansaugdruck den Standarddruck erreicht. In einem solchen Fall ist es notwendig, die Soll-EGR-Rate, die von der Vorrichtung des Standes der Technik abgeleitet worden ist, nach unten zu korrigieren. Da andererseits in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform der Motorlastäquivalenzwert Qfe dazu neigt, in einem Übergangsbetriebszustand des Motors 5, wie z. B. während einer Beschleunigung relativ zum Ansaugdruck zuzunehmen. Wie aus dem in 40 gezeigten Kennfeld deutlich wird, nimmt mit steigendem Motorlastäquivalenzwert Qfe die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift ab. Das heißt, die Soll-EGR-Ventilanhebung (die im wesentlichen der EGR-Rate entspricht) wird in Abhängigkeit von der Veränderung des Ansaugdrucks Pm geeignet korrigiert. Somit kann die Vorrichtung der dritten Ausführungsform selbst in einem Übergangsbetriebszustand des Motors 5, wie z. B. während starker Beschleunigung eine optimale hochgenaue EGR-Steuerung sicherstellen. In den 43A bis 43F sind Zeitablaufdiagramme gezeigt, die die durch die Vorrichtung der dritten Ausführungsform erhaltenen Wirkungen erläutern. Wie allgemein bekannt ist, wird die Soll-EGR-Rate (oder die Soll-EGR-Menge) unter Berücksichtigung des Kompromisses zwischen der Unterdrückung der Bildung von NOx-Emissionen und der Bildung von Partikeln, die vom Abgassystem abgegeben werden, oder zwischen der Erhöhung der NOx-Emissionen und der Verringerung der Partikel bestimmt. Ein Einstellpunkt der EGR-Rate wird allgemein so festgelegt, dass eine vergleichsweise geringe Empfindlichkeit gegenüber der Bildung von NOx-Emissionen und vergleichsweise hohe Empfindlichkeit gegenüber der Bildung von Partikeln besteht. Aus den oben genannten Gründen besteht im Vergleich zur Vorrichtung des Standes der Technik im Fall der Vorrichtung der dritten Ausführungsform die Neigung, dass in einem Motorübergangsbetriebszustand, d. h. im Fall einer schnellen Erhöhung der Motorlast (der Drosselklappenöffnung Acc oder der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol), die NOx-Emissionen leicht zunehmen, während der Partikelausstoß deutlich abnimmt.
Vierte Ausführungsform
In den 44 bis 53 ist eine, die Erfindung repräsentierende, Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der vierten Ausführungsform für einen Dieselmotor mit Turbolader gezeigt. Die Grundkonstruktion der Vorrichtung der vierten Ausführungsform ist derjenigen der in den 1 bis 25 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich. Lediglich die Arithmetik-Operationsroutine für die Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol), die von einer in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform enthaltenen Steuereinheit ausgeführt wird, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. Das heißt, in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform ist in die Arithmetikoperation für die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol zusätzlich eine Unterroutine für eine genauere Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge eingefügt. Für einen Vergleich zwischen den Vorrichtungen der ersten und vierten Ausführungsformen werden im folgenden diese Kraftstoffeinspritzmengen-Korrektur-Unterroutinen genauer erläutert.
Wie in 44 gezeigt, führt die in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform eingesetzte Steuereinheit eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerung wie folgt durch:
Im Schritt S271 werden die Motordrehzahl Ne und die Steuerhebelöffnung CL der Einspritzpumpe 7 eingelesen. Im Schritt S272 wird eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch der Steuerhebelöffnung CL gemäß der in 22 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S273 wird die Grund-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv mittels verschiedener Korrekturfaktoren wie z. B. eines wassertemperaturabhängigen Korrekturfaktors und dergleichen korrigiert, um eine einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq zu erhalten. Im Schritt S274 wird die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq gemäß einer in 45 gezeigten Korrekturunterroutine erneut korrigiert, um eine zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb zu erhalten. Im Schritt S275 wird in dem Fall, dass die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb eine Obergrenze (eine gegebene Maximal-Kraftstoffeinspritz menge Qful, die von einer weiteren in 50 gezeigten Unterroutine berechnet wird) überschreitet, die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb durch die Obergrenze ersetzt, um den aktuellen Ausgangswert der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol innerhalb der Obergrenze zu halten. Wenn die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb unterhalb der Obergrenze liegt, wird die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb als aktueller Ausgangswert der Einspritzmenge Qsol betrachtet.
In 45 ist eine Unterroutine zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.
Im Schritt S281 wird die Soll-EGR-Rate Megr gelesen, wie bereits in bezug auf die 19 und 20 beschrieben worden ist. Im Schritt S282 wird eine Ist-EGR-Rate Regr des durch das EGR-Ventil 9 zurückgeführten Abgases gelesen. Die Ist-EGR-Rate Regr wird üblicherweise in Form der Ist-EGR-Ventilanhebung Lifts erhalten, die direkt vom EGR-Ventilanhebungssensor 34 erfasst wird, wie in 1 gezeigt ist. Im Schritt S283 wird die Abweichung dEGR (= Megr – Regr) zwischen der Soll-EGR-Rate Megr und der Ist-EGR-Rate Regr berechnet. Im Schritt S284 wird ein Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Kqsolh aus der EGR-Raten-Differenz dEGR anhand der in 46 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S285 wird die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq gelesen. Im Schritt S286 wird die Abweichung Dtq (= Drvq – Qsoln – 1) zwischen der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Drvq und dem vorangegangenen Wert Qsoln – 1 der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Im Schritt S287 wird die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb sowohl aus der Abweichung Dtq als auch dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Kqsolh gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet. Qsolb = Qsoln – 1 + Dtq × Kqsolh
Wie aus der in 46 gezeigten Kennlinie der EGR-Raten-Abweichung (dEGR) über dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor (Kqsolh) deutlich wird, ist der Korrekturfaktor Kqsolh so beschaffen, dass er auf "1" eingestellt ist, wenn die Abweichung dEGR der EGR-Rate gleich "0" ist und allmählich auf einen vorgegebenen Dezimalbruch kleiner als "1" und etwas größer als "0" längs einer im wesentlichen parabolischen Kurve verringert wird, wenn der Absolutwert |dEGR| der EGR-Raten-Abweichung dEGR zunimmt, und auf dem obenerwähnten vorgegebenen Dezimalbruchwert gehalten wird, wenn die EGR-Raten-Abweichung dEGR ihre vorgegebene obere oder untere Grenze überschreitet. In dem Fall, dass die EGR-Raten-Abweichung dEGR gleich "0" ist, beträgt z. B. der Korrekturfaktor Qsolh "1". In diesem Fall wird die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb gleich der einfach korrgierten Kraftstoffeinspritzmenge Drvq, da Qsolb = Qsoln – 1 + Btq × Kqsolh = Qsoln – 1 + Btq = Qsoln – 1 + Drvq – Qsoln – 1 = Drvq.
In 47 ist eine weitere Unterroutine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.
Im Schritt S291 wird der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin eingelesen. Der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin kann als Produkt (Kinn × Kinp) des motordrehzahlabhängigen Korrekturfaktors Kinn (siehe 10) und des ansaugdruckabhängigen Korrekturfaktors Kinp (siehe 9) im wesentlichen auf die gleiche Weise wie oben in bezug auf die 8, 9 und 10 erläutert, berechnet werden. Im Schritt S292 wird die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge/Zylinder/Ansaugtakt) Qsolb gemäß der folgenden Verzögerungsgleichung erster Ordnung geschätzt. Qsolb = Qsoln – 1 × (1 – Kvol × Kin) + Drvq × Kvol × Kinwobei Kvol das obenerwähnte vorgegebene volumetrische Verhältnis (Vc/Vm) der volumetrischen Kapazität pro Zylinder (Vc) zur volumetrischen Kapazität des Sammlers und des Ansaugkrümmers im Zuführungssystem (Vm) bezeichnet, das Produkt (Kvl × Kin) angibt, welcher Prozentsatz der derzeit berechneten einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Drvq momentan in den Zylinder gesaugt wird. Aufgrund der Verzögerung erster Ordnung entspricht daher der erste Ausdruck {Qsoln – 1 × (1 – Kvol × Kin)} im wesentlichen der Rate der Kraftstoffeinspritzmenge, die innerhalb des vorangehenden Werts Qsoln – 1 der im vorangehenden Arithmetikoperationszyklus (siehe 44) berechneten Kraftstoffeinspritzmenge in den Zylinder gesaugt wird, während der zweite Ausdruck (Drvq × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der Kraftstoffeinspritzmenge entspricht, die von der im aktuellen Arithmetikoperationszyklus (siehe Schritt S273 der 44) abgeleiteten einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge in den Zylinder gesaugt wird.
In den 48 und 49 ist eine weitere Unterroutine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.
Im Schritt S301 wird die zugeführte Frischluftströmungsrate Qas0 eingelesen. Die Strömungsrate Qas0 wird als gewichteter Mittelwert der Ansaugluftströmungsrate Qasn durch den Ablauf vom Schritt S21 über Schritt S22 zu Schritt S23 erhalten, wie oben in bezug auf 4 erläutert worden ist. In der gezeigten Ausführungsform wird die Ansaugluftströmungsrate Qasn aus dem Spannungssignalwert Qo vom Luftströmungsmesser 16 gemäß der in 53 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S302 die zugeführte Frischluftströmung/Zylinder/Zuführungstakt (einfach als die Frischluftströmung pro Zylinder Qac abgekürzt) gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Qac = Qas0/Ne × 120/CYLN#wobei Qas0 den gewichteten Mittelwert der Ansaugluftströmung Qasm bezeichnet, Ne die Motordrehzahl bezeichnet und CYLN# die Anzahl der Motorzylinder bezeichnet.
Im Schritt S303 wird eine zulässige Kraftstoffeinspritzmenge Qsolc gemäß der folgenden Gleichung aus drei Parametern abgeleitet, nämlich dem Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwert Lamb (einen Zyklus vorher im Schritt S307 berechnet), der zulässigen Luftüberschussfaktorveränderung (Dlamb) (einen Zyklus vorher im Schritt S308 abgeleitet) sowie der Frischluftströmung pro Zylinder Qac. Qsolc = Qac/(Lamb – Dlamb)/14,6
Im Schritt S304 wird die zulässige Kraftstoffeinspritzmenge Qsolc mit der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Drvq verglichen. Im Fall von Qsolc ≥ Drvq wird mit Schritt S305 fortgefahren, in dem die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq als die endgültige korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb betrachtet wird. Im Gegensatz dazu wird im Fall von Qsolc < Drvq mit Schritt S306 fortgefahren, in dem die zulässige Kraftstoffeinspritzmenge Qsolc als die endgültige korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb betrachtet wird. Mit anderen Worten, es wird die kleinere der beiden berechneten Kraftstoffeinspritzmengen Drvq und Qsolc ausgewählt. Im Schritt S307 wird der Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwert Lamb als Funktion sowohl der endgültigen korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Qsol (genauer Qsolb) als auch der Frischluftströmung pro Zylinder Qac gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Lamb = Qac/Qsol/14,6
Im Schritt S308 wird die zulässige Luftüberschussfaktorveränderung Dlamb aus dem im Schritt S307 berechneten Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwert Lamb anhand der in 49 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Wie aus der in 49 gezeigten Kennlinie deutlich wird, ist die zulässige Luftüberschussfaktorveränderung Dlamb so eingestellt, dass sie im wesentlichen proportional zur Größe des Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwerts Lamb ist, wodurch die Abgasregelleistung und die Fahreigenschaften geeignet aufeinander abgestimmt sind.
In 50 ist die Unterroutine für die Berechnung der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge Qful gezeigt.
Im Schritt S311 wird die Frischluftströmung pro Zylinder Qac eingelesen. Genauer wird im Schritt S311 zusätzlich zur Frischluftströmung pro Zylinder Qac die Motordrehzahl Ne und der Ansaugdruck (genauer der einen Zyklus vorher abgeleitete Ansaugdruck Pmn – 1) gelesen.
Im Schritt S312 wird zuerst der Grenz-Luftüberschussfaktor Klamb als Produkt (Klambn × Klambp) des motordrehzahlabhängigen Faktors Klambn (siehe die in 51 gezeigte Nachschlagtabelle) und des ansaugdruckabhängigen Faktors Klambp (siehe die in 52 gezeigte Nachschlagtabelle) bestimmt. Anschließend wird die maximale Kraftstoffeinspritzmenge Qful als Funktion der Frischluftströmung pro Zylinder Qac und des Grenz-Luftüberschussfaktors Klamb (= Klambn × Klambp) gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Qful = Qac/Klamb/14,6
Gemäß der Vorrichtung der vierten Ausführungsform wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen wie z. B. dem Vorhandensein oder Fehlen der Abgasrückführung und der Veränderung der EGR-Rate (Megr) genau korri giert, wodurch eine unbeabsichtigte starke Verringerung des Luftüberschussfaktors verhindert wird. Als Folge davon werden das Fahrverhalten (eine Beschleunigungsleistung) und die Abgasregelleistung gut aufeinander abgestimmt. Ferner wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq), der Soll-EGR-Rate und der Ist-EGR-Rate (genauer der Abweichung dEGR zwischen der Soll-EGR-Rate und der Ist-EGR-Rate) genau korrigiert, wodurch die Lieferung der Kraftstoffeinspritzmenge optimiert wird. In der ersten Abwandlung der Einspritzmengenkorrektur unter Berücksichtigung einer Verzögerung erster Ordnung bis die unmittelbar berechnete Kraftstoffeinspritzmenge tatsächlich in den Zylinder gelangt, wird jedoch die gewünschte Einspritzmenge (entsprechend der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge) weiter korrigiert. Dies verbessert eine Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrektur. Um die Einspritzmenge in der obenerwähnten Abwandlung genauer zu korrigieren, werden als Verzögerungszeitkonstante erster Ordnung (Kvl × Kin) mehrere Parameter verwendet, nämlich die volumetrische Kapazität Vm des Sammlers und des Ansaugkrümmers, die volumetrische Kapazität pro Zylinder Vc sowie der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin, der auf der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pmn – 1 beruht. Die Verzögerungszeitkonstante erster Ordnung kann zumindest aus einen dieser drei Parameter Vm, Vc, Kin und dergleichen abgeleitet werden. Außerdem kann in der zweiten Abwandlung der Einspritzmengenkorrektur die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) und dem berechneten Luftüberschussfaktor (Lamb) genau berechnet werden. Wie in 49 gezeigt, kann die Kraftstoffeinspritzmenge unter Berücksichtigung der zulässigen Luftüberschussfaktorveränderung (Dlamb), die anhand des berechneten Luftüberschussfaktors (Lamb) berechnet wird und somit mit diesem korreliert, genauer korrigiert und eingestellt werden, wobei als Folge hiervon die Ist-Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Größe des berechneten Luftüberschussfaktors Lamb geeignet eingestellt wird, so dass die Veränderung des Luftüberschussfaktors nicht extrem zunimmt, wodurch verhindert wird, dass der Luftüberschussfaktor schnell absinkt. Somit werden die Abgasregelungsleistung und das Fahrverhalten geeignet aufeinander abgestimmt.
Fünfte Ausführungsform
In den 54 bis 72 ist eine Hauptroutine für die arithmetische Operation einer gemittelten Ansaugluftströmungsrate oder eines gewichteten Mittelwerts der zugeführten Frischluftströmungsrate gezeigt.
Im Schritt S341 wird das Spannungssignal Qo vom Luftströmungsmesser 16 (siehe 1) eingelesen. Im Schritt S342 wird das Spannungssignal Qo in eine Ansaugluftströmungsrate (oder eine zugeführte Frischluftströmungsrate) Qas01 umgesetzt, indem gemäß der in 53 gezeigten Umsetzungstabelle eine Linearisierung durchgeführt wird. Im Schritt S343 wird unter Berücksichtigung der Antwortverzögerung, die der Luftströmungserfassungsvorrichtung wie z. B. einem Hitzdraht-Luftströmungsmesser eigen ist, eine sogenannte Vorverarbeitung auf die zugeführte Frischluftströmungsrate (Qas01) angewendet, um eine vorverarbeitete Frischluftströmungsrate Qas02 zu erzeugen. Im Schritt S344 wird unter Verwendung der vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02 eine Rückwärtsströmungserfassung durchgeführt, wobei gleichzeitig eine Strömungsratenkorrektur auf der Grundlage eines Ergebnisses der Rückwärtsströmungserfassung durchgeführt wird, um eine korrigierte Frischluftströmungsrate (oder einen um die Rückwärtsströmung korrigierten Wert) Qas03 zu erzeugen. Im Schritt S345 wird bezüglich der korrigierten Frischluftströmungsrate Qas03 ein Mittelungsprozess ausgeführt, um die gemittelte Ansaugluftströmungsrate Qas0 zu erzeugen. Die Vorverarbeitung des Schritts S343 wird im folgenden mit Bezug auf die in 55 gezeigte Unterroutine genauer beschrieben. Die in 55 gezeigte Vorverarbeitung wird als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutine ausgeführt, die in vorgegebenen Zeitintervallen wie z. B. 4 ms gestartet wird. Wie aus der in 56 gezeigten Luftströmungsmesser-Antwortkennlinie (Stufenantwort-Testdaten), die vom Erfinder experimentell überprüft wurden, deutlich wird, besitzt ein typischer Hitzdraht-Luftströmungsmesser eine erste Zeitkonstante (oder einen ersten Verzögerungskoeffizienten) T1, die durch die Zone A dargestellt ist, sowie eine zweite Zeitkonstante (einen zweiten Verzögerungskoeffizienten) T2, die durch die Zone B dargestellt ist.
Wie in 55 gezeigt, wird im Schritt S351 unter Berücksichtigung der ersten Zeitkonstante T1 eine erste Vorverarbeitung gemäß der folgenden Gleichung durchgeführt. Qa11 = Qas01n – 1 + (Qas01 – Qas01n – 1) × 0,004/T1wobei Qas01n – 1 den vorangegangenen Wert der zugeführten Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S342 umgesetzt worden ist, Qas01 den aktuellen Wert der zugeführten Frischluftströmungsrate bezeichnet und T1 die erste Zeitkonstante bezeichnet.
Im Schritt S352 wird unter Berücksichtigung der zweiten Zeitkonstante T2 eine zweite Vorverarbeitung durchgeführt, um eine sekundäre vorverarbeitete Frischluftströmungsrate Qas02 gemäß der folgenden Gleichung zu erzeugen. Qas02 = Qa11n – 1 + (Qa11 – Qa11n – 1) × 0,004/T2wobei Qa11n – 1 den vorangehenden Wert der primären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S351 einen Zyklus vorher berechnet worden ist, Qas11 den aktuellen Wert der primären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S351 im aktuellen Arithmetikoperationszyklus berechnet worden ist, und T2 die zweite Zeitkonstante bezeichnet.
In den 57 und 58 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das zur Rückwärtsströmungserfassung und zur Rückwärtsströmungskorrektur erforderlich ist.
Im Schritt S361 wird ein Vergleichswert (oder ein oberes Entscheidungsniveau) Qa2sl berechnet, das unter Berücksichtigung der Motorbetriebsbedingungen mit einem Maximalwert der zugeführten Frischluftströmungsrate verglichen wird. Der Vergleichswert Qa2sl wird im folgenden mit Bezug auf die in 59 gezeigte Unterroutine genauer beschrieben.
Im Schritt S362 wird die Veränderung seit dem vorangehenden Wert Qas02n – 1 der sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate, die im Schritt S352 einen Zyklus vorher berechnet worden ist, zur laufenden sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02 berechnet, d. h. die Abweichung ΔQa2 (= Qas02 – Qas02n – 1) zwischen der aktuellen Strömungsrate Qas02 und der vorangegangenen Strömungsrate Qas02n – 1.
Im Schritt S363 wird bestimmt, ob die Abweichung ΔQa2 eine negative Zahl ist. Wenn die Antwort im Schritt S363 eine Bestätigung (JA) ist, d. h. im Fall von ΔQa2 < 0, wird mit Schritt S364 fortgefahren, in dem überprüft wird, ob der vorangegangene Wert ΔQa2n – 1 der Abweichung größer als oder gleich "0" ist. Im Fall von ΔQa2 ≥ 0 im Schritt S363 oder im Fall von ΔQa2n – 1 < 0 im Schritt S364 springt die Verarbeitung zum Schritt S366. Wenn die Antwort auf Schritt S364 JA (ΔQa2n – 1 ≥ 0) ist, wird mit Schritt S365 fortgefahren, in dem die vorangegangene Abweichung ΔQa2n – 1 als Maximalwert Qa2m betrachtet wird, wodurch der Maximalwert Qa2m mit der Abweichung ΔQa2n – 1 aktualisiert wird. Im Schritt S363 bedeutet ΔQa2 < 0, dass die aktuelle Strömungsrate Qas02 ausgehend von der vorangegangenen Strömungsrate ΔQas02n – 1 zum Zeitpunkt der laufenden Arithmetikoperation absinkt. Ferner bedeutet Qa2n – 1 ≥ 0 im Schritt S364, dass die vorangegangene Strömungsrate Qas02n – 1 ausgehend von der sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02n – 2, die zwei Zyklen vorher im Schritt S352 berechnet worden ist, ansteigt. Das heißt, der Ablauf vom Schritt S363 über Schritt S364 zu Schritt S365 bedeutet, dass die vorangegangene Strömungsrate Qas02n – 1 einem Maximalwert entspricht, da die sekundäre vorverarbeitete Frischluftströmungsrate Qas02 sich von der ansteigenden Richtung zur abfallenden Richtung verändert. In dem Fall, dass die zwei in den Schritten S363 und S364 definierten Bedingungen gleichzeitig nicht erfüllt sind, wird der in der vorgegebenen Speicheradresse in der Steuereinheit der Vorrichtung der fünften Ausführungsform gespeicherte Maximalwert Qa2m nicht aktualisiert, wobei als Ergebnis der vorangegangene Wert des Maximalwerts Qa2m als der aktuelle Wert gehalten wird.
Im Schritt S366 wird bestimmt, ob der vorangegangene Wert Flagsn – 1 eines Vorzeichenentscheidungsmerkers Flags gleich "1" oder gleich "0" ist. Wenn die Antwort im Schritt S366 eine Bestätigung ist, d. h. im Fall von Flagsn – 1 = 1, wird mit Schritt S370 fortgefahren, in dem ein Vorzeichenmerker Sign auf "1" gesetzt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S366 negativ (NEIN) ist, d. h. im Fall von Flagsn – 1 = 0, wird mit Schritt S367 fortgefahren, in dem bestimmt wird, ob die vorangegangene Abweichung ☐Qa2n – 1 eine negative Zahl ist. Wenn die Antwort im Schritt S367 eine Bestätigung ist, d. h. im Fall von ☐Qa2n – 1 < 0, wird mit Schritt S368 fortgefahren, in dem bestimmt wird, ob die aktuelle Abweichung ΔQa2 gleich oder größer als "0" ist. Wenn die Antwort im Schritt S368 eine Bestätigung (JA) ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S370 fort, um den Merker Sign auf "1" zu setzen. Wenn die Antwort im Schritt S368 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S369 fortgefahren, in dem bestimmt wird, ob der Maximalwert Qa2m gleich oder größer als das Entscheidungsniveau Qa2sl ist. Wenn die Antwort im Schritt S367 negativ (NEIN) ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S369 fort, um den Maximalwert Qa2m mit dem Entscheidungsniveau Qa2sl zu vergleichen. Wenn die Bedingung Qa2m ≥ Qa2sl im Schritt S369 erfüllt ist, wird mit Schritt S370 fortgefahren, in dem der Vorzeichenmerker Sign auf "1" gesetzt wird. Im Fall von Qa2m < Qa2sl wird mit Schritt S371 fortgefahren, in dem der Vorzeichenmerker Sign auf "–1" gesetzt wird. Anschließend wird im Schritt S372 die korrigierte Frischluftströmungsrate Qas03 erhalten, in dem gemäß der folgenden Gleichung die vorangehende sekundäre vorverarbeitete Frischluftströmungsrate Qas02n – 1 mit dem Wert des aktuellen Vorzeichenmerkers Sign ultipliziert wird. Qas03 = Qas02n – 1 × Sign
Im Schritt S373 wird die vorangegangene sekundäre vorverarbeitete Frischluftströmungsrate Qas02n – 1 mit der aktuellen sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02 aktualisiert, so dass der aktuelle Wert Qas02 an der vorgegebenen Speicheradresse im Speicher der Steuereinheit gespeichert wird.
Im Schritt S374 wird bestimmt, ob der Maximalwert Qa2m gleich oder größer als das Entscheidungsniveau Qa2sl ist. Im Fall von Qa2m ≥ Qa2sl läuft die Verarbeitung vom Schritt S374 zu Schritt S376, in dem der Vorzeichenentscheidungsmerker Flags auf "0" zurückgesetzt wird. Im Fall von Qa2n < Qa2sl läuft die Verarbeitung vom Schritt S374 zu Schritt S375, in dem festgestellt wird, ob der Vorzeichenmerker Sign gleich "–1" ist. Im Fall von Sign < 0 im Schritt S375 wird mit Schritt S377 fortgefahren, in dem der Vorzeichenentscheidungsmerker Flags auf "1" gesetzt wird. Im Fall von Sign ≥ 0 im Schritt S375 bleibt der Wert des Vorzeichenentscheidungsmerkers Flags unverändert, worauf ein Zyklus dieser Unterroutine beendet ist.
In 59 ist eine Arithmetikoperations-Unterroutine zur Berechnung des obenerwähnten Vergleichswerts (dem Entscheidungsniveau) Qa2sl gezeigt. Im Schritt S381 wird als Motorbetriebszustand die Motordrehzahl Ne eingelesen. Im Schritt S382 wird der Vergleichswert Qa2sl anhand der in 60 gezeigten Nachschlagtabelle aus der Motor drehzahl Ne abgeleitet. Wie aus der in 60 gezeigten Kennlinie deutlich wird, nimmt das Entscheidungsniveau Qa2sl mit zunehmender Motordrehzahl Ne allmählich ab, da die Rückwärtsströmungskomponente, die in dem vom Luftströmungsmesser erzeugten Spannungssignal enthalten ist, mit zunehmender Motordrehzahl Ne abnimmt. Ferner ist bei der herkömmlichen Vorrichtung erwünscht, die Genauigkeit der Messung der zugeführten Frischluftströmungsrate insbesondere innerhalb eines niedrigen Motordrehzahlbereichs zu verbessern.
In 61 ist eine weitere Arithmetikoperations-Unterroutine zur Berechnung des obenerwähnten Vergleichswerts (dem Entscheidungsniveau) Qa2sl gezeigt. In einer weiteren Routine wird auf die gleiche Weise wie bei dem in 59 gezeigten Ablauf von Schritt S381 bis Schritt S382 zuerst im Schritt S391 die Motordrehzahl Ne gelesen und anschließend im Schritt S392 ein Grund-Entscheidungsniveau (oder ein Grund-Vergleichswert) Qa2slb anhand der in 60 gezeigten Nachschlagtabelle aus der Motordrehzahl Ne abgeleitet. Anschließend wird im Schritt S393 die Ansaugluftdrosselklappenöffnung TVO gelesen. Im Schritt S394 wird ein Entscheidungsniveau-Korrekturfaktor Kqa2sl, der von der Drosselklappenöffnung abhängt, aus der Ansaugluftdrosselklappenöffnung TVO anhand der in 62 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S395 wird ein endgültiger Vergleichswert oder ein endgültiges Entscheidungsniveau Qa2sl berechnet, in dem das Grund-Entscheidungsniveau Qa2slb mit dem Korrekturfaktor Kqa2sl multipliziert wird. Wie aus der in 62 gezeigten Kennlinie deutlich wird, ist der drosselklappenöffnungs-abhängige Entscheidungsniveau-Korrekturfaktor Kqa2sl so beschaffen, dass das Entscheidungsniveau Qa2sl in dem Fall, in dem die Drosselklappenöffnung TVO gering ist, auf ein vergleichsweise niedriges Niveau eingestellt ist, wodurch die zugeführte Frischluftströmung verringert wird und die in der zugeführten Frischluftströmung enthaltene Rückwärtsströmungskomponente aufgrund des Anstiegs der Strömungsgeschwindigkeit der zugeführten Frischluftströmung verringert wird, während das Entscheidungsniveau Qa2sl im Fall einer großen Drosselklappenöffnung, bei der eine erhöhte Neigung zum Ansteigen der obenerwähnten Rückwärtsströmungskomponente besteht, auf ein vergleichsweise hohes Niveau eingestellt ist.
In 63 ist die Arithmetikoperations-Unterroutine für die Mittelung der rückwärtsströmungs-korrigierten Frischluftströmungsrate Qas03 gezeigt. Um eine gemittelte Ansaug luftströmungsrate Qas0 zu bilden, werden im Schritt S401 das aktuelle rückwärtsströmungs-korrigierte Frischluftströmungsratendatum Qas03 und die anderen rückwärtsströmungs-korrigierten Frischluftströmungsratendaten Qas03₁, Qas03₂, ...., Qas03_N-2, Qas03_N-1, die in den vorangegangenen (n – 1) Zyklen an vorgegebenen Speicheradressen gespeichert wurden, gemittelt. Wie im Kasten des Schritts S402 deutlich gezeigt ist, werden die in den Speicheradressen gespeicherten Daten bei jedem Zyklus verschoben. Wie oben ausgeführt ist, wird das erfasste Frischluftströmungsraten-Anzeigespannungssignal vom Luftströmungsmesser 16 unter Berücksichtigung der Antwortverzögerung (der zwei Zeitkonstanten T1 und T2) des Luftströmungsmessers 16 geeignet vorverarbeitet, während die Rückwärtsströmung der zugeführten Frischluftströmung genau erfasst wird und die im Ausgangssignal des Luftströmungsmesser 16 enthaltene Rückwärtsströmungskomponente genau korrigiert wird, woraufhin die genau korrigierten Frischluftströmungsraten (Qas03) unter Berücksichtigung der pulsierenden Strömung der zugeführten Frischluft gemittelt werden. Als Folge davon kann die zugeführte Frischluftströmungsrate auf der Grundlage des Ausgangs des Luftströmungsmessers 16 genau berechnet oder geschätzt werden, wodurch ungeachtet der Veränderungen der Motorbetriebsbedingungen einschließlich der Veränderung der Umgebung sowie der Motorlast und der Motordrehzahl eine hochgenaue Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung sichergestellt wird. Da wie oben erläutert insbesondere bei Dieselmotoren sowohl die EGR-Steuerung als auch die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung auf der vom Luftströmungsmesser 16 erfassten zugeführten Frischluftströmungsrate basieren, kann die rückwärtsströmungs-korrigierte und geeignet gemittelte Frischluftströmungsrate (Qas0) eine genauere EGR-Steuerung sicherstellen, wodurch die NOx-Emissionen und der Partikelausstoß wirksam verringert werden. Ferner kann die genau berechnete Frischluftströmungsrate (Qas0) eine genauere Kraftstoffeinspritzmengensteuerung sicherstellen, wodurch die Zunahme von Ruß verhindert wird.
In 64 ist eine vereinfachte erläuternde Ansicht gezeigt, die die Rückwärtsströmungskorrektur darstellt. Die obere Hälfte der 64 zeigt die durch Schritt S343 vorverarbeitete Signalform, während die untere Hälfte der 64 die Signalform nach der Rückwärtsströmungskorrektur zeigt. Wie aus dem Ablauf vom Schritt S369 über Schritt S371 zu Schritt S372 in 58 deutlich wird, wird dann, wenn der Maximalwert Qa2m kleiner ist als das Entscheidungsniveau Qa2sl, das vorverarbeitete Signal Qas02 geeignet inver tiert (siehe untere Hälfte der 64), wodurch die zugeführte Luftströmungsrate genau geschätzt wird. Wie in 64 durch die gestrichelte Linie gezeigt, sind die in den 60 und 62 gezeigten Kennlinien so vorgegeben, dass das Entscheidungsniveau Qa2sl auf einen Wert kleiner als ein Maximalwert eines vergleichsweise hohen Scheitels, der die Vorwärtsströmungskomponente der zugeführten Frischluft anzeigt, und größer als ein Maximalwert eines vergleichsweise niedrigen Scheitels, der die Rückwärtsströmungskomponente der zugeführten Frischluft anzeigt, eingestellt ist. 65 zeigt Testergebnisse in Form des Zeitablaufdiagramms für den Fall, dass die EGR-Steuerung in einem Dieselmotor eingesetzt ist. Vom obersten Diagramm bis zum untersten Diagramm zeigen die jeweiligen Diagramme die Ist-Ansaugluftströmungsrate, das Rückwärtsströmungsanzeigesignal, die gemessene Ansaugluftströmungsrate, die vom Luftströmungsmesser 16 erfasst worden ist, die von der Vorrichtung des Standes der Technik erzeugte Ansaugluftströmungsraten-Anzeigesignal, die durch die Vorverarbeitung der vorliegenden Erfindung erhaltene Ansaugluftströmungsrate sowie den endgültigen Ausgang des durch die Rückwärtsströmungs-Korrekturverarbeitung erhaltenen Ansaugluftströmungsraten-Anzeigesignals. Wie aus dem Vergleich des obersten Diagramms (der Ist-Ansaugluftströmungsrate) und dem untersten Diagramm (dem endgültigen korrigierten Signal nach der Rückwärtsströmungskorrektur) deutlich wird, liegt das endgültige korrigierte Signal, das durch die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird, im Vergleich zum Stand der Technik näher an der Ist-Ansaugluftströmungsrate. 66 zeigt die Testergebnisse unter besonderen Bedingungen, in denen die Motordrehzahl bei 850 min^–1 gehalten wird und die EGR-Steuerung in Betrieb ist, wobei die in der zugeführten Luftströmung enthaltene Rückwärtsströmungskomponente zehn Sekunden nach Beginn des Tests allmählich zunimmt, während die Amplitude der Pulsierung im wesentlichen konstant bleibt. Wie in 66 gezeigt, weist die Vorrichtung des Standes der Technik die Neigung auf, dass deren Testdaten (gezeigt durch die Ein-Punkt-Linie) in der ersteren Hälfte der Messdauer der zugeführten Frischluftströmung auf einem deutlich niedrigeren Pegel gehalten werden, während die Daten in der letzteren Hälfte der Messdauer im Vergleich zur Ist-Strömungsrate (angezeigt durch die gestrichelte Linie) auf einem deutlich höheren Pegel gehalten werden. Andererseits weist die Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Neigung auf, dass die Daten (gezeigt durch die durchgezogene Linie), die durch die Korrekturen der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden, im wesentlichen in der Nahe der Ist-Strömungsrate liegen.
In 67 ist eine weitere Routine zur Feststellung eines Extremwerts (eines Maximalwert oder eines Minimalwerts) des Ausgangsspannungssignals Qo des Hitzdraht-Luftströmungsmessers 16 (siehe 1) gezeigt. Im Schritt S411 werden der aktuelle Wert Qn des Luftströmungsmesserausgangs Qo und der vorangegangene Wert Qn – 1 aus dem vorgegebenen Speicheradressen abgeleitet und anschließend die Abweichung Dn (= Qn – Qn – 1) zwischen dem aktuellen Wert Qn und dem vorangegangenen Wert Qn – 1 berechnet. Im Schritt S402 wird bestimmt, ob die aktuelle Abweichung Dn eine positive Zahl ist, d. h. ob Dn > 0, und zusätzlich die vorangegangene Abweichung Dn – 1 eine negative Zahl ist, d. h. Dn – 1 < 0. Die durch die Ungleichungen Dn > 0 und Dn – 1 < 0 definierte Bedingung bedeutet, dass der Spannungssignalwert des Luftströmungsmessers 16 von einer absteigenden Richtung des Spannungssignals zu einer ansteigenden Richtung des Spannungssignals wechselt. In einem solchen Fall stellt die Steuereinheit 13 fest, dass der Signalwert des Spannungssignals, das derzeit vom Luftströmungsmesser 16 erzeugt wird, einem Minimalwert entspricht. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, d. h. in dem Fall, dass die Antwort im Schritt S412 eine Bestätigung (JA) ist, wird mit Schritt S413 fortgefahren, in dem ein Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min auf "1" gesetzt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S412 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S414 fortgefahren, in dem der Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min auf "0" gesetzt wird und anschließend mit Schritt S415 fortgefahren wird. Im Schritt S415 wird bestimmt, ob die aktuelle Abweichung Dn eine negative Zahl (Dn < 0) und zusätzlich die vorangegangene Abweichung Dn – 1 eine positive Zahl (Dn – 1 > 0) ist. Die durch die Ungleichungen Dn < 0 und Dn – 1 > 0 definierte Bedingung bedeutet, dass der Spannungssignalwert des Luftströmungsmessers 16 von einer Anstiegsrichtung des Spannungssignals in eine Abstiegsrichtung des Spannungssignals übergeht. Daher stellt die Steuereinheit 13 fest, dass der Signalwert des momentan vom Luftströmungsmesser 16 erzeugten Spannungssignals einem Maximalwert entspricht. In dem Fall, in dem die Antwort im Schritt S415 eine Bestätigung (JA) ist, wird mit Schritt S416 fortgefahren, in dem ein Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max auf "1" gesetzt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S415 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S417 fortgefahren, in dem der Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max auf "0" gesetzt wird. Anschließend kehrt die Verarbeitung zur Hauptroutine zurück.
In 68 ist die Unterroutine zum Zählen sowohl eines Signalwertanstiegszeitintervalls C_Inc als auch eines Signalwertabstiegszeitintervalls C_Dec des Ausgangsspannungssignals Qo vom Luftströmungsmesser 13 gezeigt.
Im Schritt S421 wird ein Zählwert C des Zählers (oder des Zeitgebers) auf "0" gesetzt. Im Schritt S422 wird der Zählwert C um "1" inkrementiert. Im Schritt S423 wird bestimmt, ob der Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min gleich "1" ist. Wenn die Bedingung Flg_min = 1 erfüllt ist, d. h. der Minimalzustand ist erreicht, wird mit Schritt S424 fortgefahren, in dem das Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec mit dem aktuellen Zählwert C aktualisiert wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S423 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S425 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob der Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max gleich "1" ist. In dem Fall, in dem der Merker Flg_max bereits auf "1" gesetzt ist und somit die Steuereinheit 13 feststellt, dass der Maximalzustand zum aktuellen Zeitpunkt erfüllt ist, wird mit Schritt S426 fortgefahren, in dem das Signalwertanstiegszeitintervall C_Inc mit dem aktuellen Zählwert C aktualisiert wird. In dem Fall, dass die Bedingung Flg_max = 1 nicht erfüllt ist, d. h. sowohl die Antworten im Schritt S423 als auch im Schritt S425 sind negativ und die Steuereinheit stellt somit fest, dass weder der Minimalzustand noch der Maximalzustand erreicht sind, kehrt der Ablauf zu Schritt S422 zurück, um den Zählwert des Zeitgebers kontinuierlich hochzuzählen. Auf diese Weise können das Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec und das Signalwertanstiegszeitintervall C_Inc genau gemessen werden.
In 69 ist ein vereinfachtes erläuterndes Zeitablaufdiagramm gezeigt, das sich auf die in den 67 und 68 gezeigten Unterroutinen bezieht. Die erste Halbzeitperiode der 69 zeigt die vereinfachte Signalform einer Grundsignalausgabe vom Luftströmungsmesser 16 bei Fehlen der Rückwärtsströmung im Zuführungsdurchlass, während die hintere Halbzeitperiode der 69 die vereinfachte Signalform einer Grundsignalausgabe des Luftströmungsmessers 16 im Fall des Auftretens der Rückwärtsströmung zeigt. Bei Fehlen der Rückwärtsströmung (wie in der ersten Hälfte gezeigt) schwingt das Grundsignal periodisch mit einem im wesentlichen identischen Zyklus mit einer vergleichsweise langen Wellenlänge. Bei Vorhandensein der Rückwärtsströmung (wie in der hinteren Hälfte gezeigt) ist die Signalform des Luftströmungsmessers 16 durch einen mittleren Scheitel (der einer Vorwärtsluftströmung entspricht) und einen kleinen Scheitel (der einer Rückwärtsluftströmung entspricht), die miteinander kombiniert sind, gekenn zeichnet, da der Luftströmungsmesser 16 Rückwärtsströmungskomponente als positiven Signalwert erfasst und ausgibt. Mittels der in 67 gezeigten Routine werden der Minimalzustand (Flg_min = 1) und der Maximalzustand (Flg_max = 1) erfaßt. Mittels der in 68 gezeigten Routine werden das Signalwertanstiegszeitintervall C_Inc und das Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec gemessen. Wie aus den Formen der oberen drei Signale, d. h. dem Grundsignal, dem Signalwertabstiegszeitintervall-Anzeigesignal (C_Dec) und dem Signalwertanstiegszeitintervall-Anzeigesignal C_Inc), deutlich wird, beginnt zu dem Zeitpunkt (mit dem schwarzen Punkt markiert) der Feststellung des Maximalwerts, d. h. wenn die Bedingung (Flg_max = 1) erfüllt ist, die Messung für das Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec, wobei ausgehend von diesem Maximalwert die Messung fortgesetzt wird, bis der Minimalwert erreicht ist, d. h. bis der Merker Flg_min auf "1" gesetzt ist. Sobald der Minimalwert erreicht ist, wird das Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec mit einem neu gemessenen Zeitintervall aktualisiert. Auf ähnliche Weise wird zu dem Zeitpunkt (mit dem kleinen Kreis markiert) der Feststellung des Minimalwerts, d. h. wenn die Bedingung (Flg_min = 1) erfüllt ist, die Messung für das Signalwertanstiegszeitintervall C_Inc begonnen, wobei diese Messung ausgehend vom Minimalwert fortgesetzt wird bis der Maximalwert erreicht ist, d. h. bis der Merker Flg_max auf "1" gesetzt ist. Sobald der Maximalwert erreicht ist, wird das Signalwertanstiegszeitintervall C_Inc mit einem neu gemessenen Zeitintervall aktualisiert. In 69 bezeichnet das Signal DC die Abweichung zwischen den Signalwertabstiegszeitintervall-Anzeigesignal C_Dec und dem Signalwertanstiegszeitintervall-Anzeigesignal C_Inc, während die schattierten Bereiche entsprechende signalverarbeitete Bereiche oder invertierte Signalbereiche zeigen, die in Abhängigkeit vom Vergleich des Abstiegszeitintervalls C_Dec und des Anstiegszeitintervalls C_Inc, genauer in Abhängigkeit von der Abweichung DC (= C_Dec – C_Inc) bestimmt werden können. Die Signalverarbeitung basiert auf dem in 70 gezeigten Flussdiagramm. Die in 70 gezeigte Unterroutine arbeitet mit den in den 67 und 68 diskutierten Unterroutinen zusammen, um das Vorhandensein der Rückwärtsströmung festzustellen und das Zeitintervall der Rückwärtsströmung zu messen und einen Signalumkehrmerker Flg_neg zeitgerecht auf "1" zu setzen, wie später erläutert wird.
Wie in 70 gezeigt, wird im Schritt S431 durch den Ausdruck (DC = C_Dec – C_Inc) die Abweichung DC zwischen dem aktuellen Wert des Abstiegszeitintervalls C_Dec und dem aktuellen Wert des Anstiegszeitintervalls C_Inc berechnet. Im Schritt S432 wird festgestellt, ob die aktuelle Abweichung (DC) eine positive Zahl ist, d. h. ob DC ≥ 0 ist. Wenn die Antwort im Schritt S432 eine Bestätigung ist, wird mit Schritt S433 fortgefahren, in dem der Signalinversionsmerker Flg_neg auf "1" gesetzt wird. Wenn die Antwort im Schritt S432 negativ ist, wird mit Schritt S434 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob der Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max und der Signalinversionsmerker Flg_neg beide auf "1" gesetzt sind. Wenn die Antwort im Schritt S434 eine Bestätigung ist, wird mit Schritt S435 fortgefahren, so dass der Signalinversionsmerker Flg_neg auf 0 gesetzt wird. Wenn die Antwort im Schritt S434 negativ ist, wird mit Schritt S436 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob der vorangegangene Wert DC(n – 1) der Abweichung eine negative Zahl ist und zusätzlich der Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min gleich "1" ist. Wenn die Antwort im Schritt S436 eine Bestätigung (JA) ist, geht die Verarbeitung zum Schritt S433 über, um den Merker Flg_neg auf "1" zu setzen. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S436 negativ (NEIN) ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S437 fort, in dem der vorangegangene Wert des Merkers Fig_neg als der aktuelle Wert des Merkers Flg_neg betrachtet wird, d. h. der vorangegangene Wert des Merkers Flg_neg bleibt in der laufenden Routine unverändert. Wie aus dem Flussdiagramm der 70 deutlich wird, stellt die Steuereinheit 13 das Vorhandensein der Rückwärtsströmung fest und setzt anschließend in dem Fall, in dem der aktuelle Wert der Abweichung DC eine positive Zahl ist, oder z. B., wie aus den schattierten Zonen der 69 deutlich wird, in dem Fall, dass die Abweichung DC während der Zeitperiode von dem Zeitpunkt, zu dem die Abweichung DC von der negativen Zahl zu Null übergeht und gleichzeitig der Minimalwert erreicht wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der nächste Maximalwert erreicht wird, auf Null gehalten wird, den Signalinversionsmerker Flg_neg auf "1". Daher wird der obenerwähnte Mittelungsprozess auf der Grundlage des umgesetzten oder invertierten Signals der 69 durchgeführt, um das endgültige Frischluftströmungsraten-Anzeigesignal (Qas0) zu erzeugen, wodurch eine hochgenaue EGR-Steuerung und eine hochgenaue Kraftstoffeinspritzmengensteuerung (oder eine hochgenaue Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung) sichergestellt werden.
Die 71A bis 71C zeigen Testergebnisse ähnlich dem in 65 gezeigten Test für den Fall der Signalverarbeitung des Signalausgangs vom Hitzdraht-Luftströmungsmesser 16 für die Rückwärtsströmungskorrektur, die sich auf die in den 67, 68 und 70 gezeigten Flussdiagramme beziehen. Die 71A, 71B und 71C zeigen jeweils die vom Luftströmungsmesser 16 ausgegebene Signalform, die Signalform des vorverarbeiteten Signals und die Signalform des durch die Rückwärtsströmungskorrektur geeignet konvertierten oder invertierten Signals. Andererseits zeigt 72 Simulationsergebnisse für den Fall, dass die Vorrichtung der fünften Ausführungsform auf einen Dieselmotor mit einer EGR-Steuerung, wie in den 1 und 29 gezeigt, angewendet wird. Der Simulationstest wurde vom Erfinder der vorliegenden Erfindung unter einer Bedingung durchgeführt, in der die Menge der Abgasrückführung (EGR) allmählich entsprechend einem Anstieg der verstrichenen Zeit während des Leerlaufs zunimmt, so dass die vom Hitzdraht-Luftströmungsmesser gemessene Ist-Zuführungsfrischluft-Strömungsrate allmählich abnahm. Außerdem wurde die Motordrehzahl im Test auf 850 min^–1 gehalten und die Abtastperiode auf 1 ms festgelegt, wobei eine zugeführte Frischluftpulsierungsströmung in Form einer sinusförmigen Welle angewendet wurde. Wie in 72 gezeigt, sind die Ist-Ansaugluftströmungsrate, ein durch die Vorrichtung des Standes der Technik erhaltenes Strömungsraten-Anzeigesignal sowie ein durch die in den 67, 68 und 70 gezeigte Verarbeitung erhaltenes, geeignet verarbeitetes Strömungsraten-Anzeigesignal innerhalb eines vergleichsweise hohen Strömungsratenbereichs im wesentlichen gleich (bis zu einer verstrichenen Zeit von 14 s). Innerhalb eines vergleichsweise niedrigen Strömungsratenbereichs (innerhalb des Zeitintervalls von der verstrichenen Zeit 22 s bis zur verstrichenen Zeit 24 s) stimmt das durch die vorliegende Ausführungsform erhaltene signalverarbeitete Strömungsraten-Anzeigesignal mit der Ist-Strömungsrate überein, während das durch die Vorrichtung des Standes der Technik erhaltene Strömungsraten-Anzeigesignal als ein deutlich höherer Signalpegel ausgegeben wird als die Ist-Strömungsrate. Wie aus dem Obengenannten deutlich wird, verwendet die Vorrichtung der fünften Ausführungsform einen typischen kostengünstigen Hitzdraht-Luftströmungsmesser 16, wodurch die Gesamtproduktionskosten der integrierten Motorsteuerung der vorliegenden Ausführungsform verringert werden. Außerdem kann die Vorrichtung der fünften Ausführungsform, wie oben ausgeführt ist, durch die Vorverarbeitung und die Rückwärtsströmungskorrektur (die Signalverarbeitung) eine hochgenaue Rückwärtsströmungserfassung und somit eine hochgenaue Zuführungsluftströmungserfassung sicherstellen.

Claims

Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung gekennzeichnet durch eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge, die in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung einschließt: a) eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die an jedem Motorzylinder vorgesehen ist, um Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzpumpe zu fördern, b) eine Motorbetriebszustand-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Betriebszuständen des Motors, c) eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Grund-Kraftstoffeinspritzmenge (Mqdrv) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors, d) eine Luftüberschussfaktor-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Luftüberschussfaktors, e) eine erste Korrektureinrichtung zum primären Korrigieren der Grund-Kraftstoffeinspritzmenge (Mqdrv) mit zumindest einem wassertemperaturabhängigen Korrekturfaktor, um eine einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) zu erzeugen, f) eine zweite Korrektureinrichtung zum sekundären Korrigieren der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) um eine zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Qsolb) zu erzeugen, so dass eine Veränderung des Luftüberschussfaktors innerhalb eines zulässigen Wertes liegt, g) eine Kraftstoffeinspritzmenge-Steuereinrichtung, die auf die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Qsolb) anspricht zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge, die von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzt wurde, wobei eine Abgasrückführungs-Steuervorrichtung so zum Einstellen einer Abgasrückführungsrate vorgesehen ist, dass eine Ist-Abgasrückführungsrate (Regr) zu einer Soll-Abgasrückführungsrate (Megr) hin eingestellt wird, wobei die zweite Korrektureinrichtung einen Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor (Kqsolh) aus einer Abweichung (dEGR) zwischen der Soll-Abgasrückführungsrate (Megr) und der Ist-Abgasrückführungsrate (Regr) ableitet, und wobei die zweite Korrektureinrichtung die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) mittels des Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktors (Kqsolh) korrigiert.
Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor (Kqsolh) auf „1" gesetzt wird, wenn die Abweichung (dEGR) der Abgasrückführungsrate „0" ist und allmählich auf einen vorbestimmten Dezimalbruch herabgesenkt wird, der kleiner als „1" und größer „0" ist, wenn ein Absolutwert (|dEGR|) der Abweichung (dEGR) ansteigt und auf einem vorbestimmten Dezimalbruch gehalten wird, wenn die Abweichung (dEGR) seine vorbestimmte obere oder untere Grenze überschreitet.
Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitkonstanten-Ableitungseinrichtung vorgesehen ist zum Ableiten einer Zeitkonstante aus zumindest einem Parameter der volumetrischen Kapazität (Vm) eines Ansaugsystems, das einen Ansaugkrümmer und einen Sammler einschließt, einer volumetrischen Kapazität (Vc) pro Zylinder, einer Motordrehzahl (Ne) und eines Wertes (Kin), der äquivalent zu einer Volumetrikeffizienz ist, und dass die zweite Korrektureinrichtung die einfach korrigierte Einspritzmenge (Drvq) mittels der Zeitkonstante korrigiert.
Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge pro Zylinder pro Ansaugtakt durch den Ausdruck Qsolb = Qsol_n-1 × (1 – Kvol × Kin) + Drvq × Kvol × Kin repräsentiert wird, wobei Qsolb die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge pro Zylinder pro Ansaugtakt bezeichnet, Qsol_n-1 eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Zylinder in einem vorangehenden Ansaugtakt bezeichnet, Kvol ein vorbestimmtes volumetrisches Verhältnis (Vc/Vm) der volumetrischen Kapazität/Zylinder (Vc) in bezug zu der volumetrischen Kapazität (Vm) des Ansaugsystems bezeichnet, Kin den Wert bezeichnet, der äquivalent zur Volumetrikeffizienz ist und Drvq die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge bezeichnet.
Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftströmungsrate-Erfassungseinrichtung vorgesehen ist zum Erfassen einer Strömungsrate (Qac) der Ansaugluft, die in den Motor angesaugt wird, eine Luftüberschussfaktor-Ableitungseinrichtung vorgesehen ist zum Ableiten eines Wertes (Lamb), der äquivalent zu einem Luftüberschussfaktor von der zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Qsolb) und der Strömungsrate (Qac) ist, und wobei die zweite Korrektureinrichtung die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) mittels des Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwertes (Lamb) korrigiert.
Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftüberschussänderungszulässigkeits-Ableitungseinrichtung zum Ableiten einer zulässigen Luftüberschussveränderung (Dlamb) aus dem Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwert (Lamb) vorgesehen ist, und dass die zweite Korrektur einrichtung eine zulässige Kraftstoffeinspritzmenge (Qsolc) basierend auf der zulässigen Luftüberschussveränderung (Dlamb) ermittelt und die kleinere Größe von der zulässigen Luftüberschussfaktorveränderung (Dlamb) und der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) als eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge auswählt, so dass die Veränderung des Luftüberschussfaktors innerhalb des zulässigen Wertes gehalten wird.
Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zulässige Luftüberschussfaktorveränderung als im wesentlichen proportional zu dem Luftüberschussfaktor-Äquivalenzwert (Lamb) vorgegeben ist, so dass die zulässige Luftüberschussfaktor-Veränderung (Dlamb) ansteigt, wenn der Luftüberschuss-Äquivalenzwert (Lamb) ansteigt.