DE102006024246A1

DE102006024246A1 - Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102006024246A1
Application number: DE102006024246A
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Toyota Negishi; Kazuya Toyota Kibe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: FR2887298A1; JP2006329167A; US20060266033A1; DE102006024246B8; FR2887298B1; US7219002B2; JP4506564B2; DE102006024246B4

Abstract

Ein Ansaugluftdruck P1 und ein Soll-Steuerungswert S1 werden unter der Bedingung, daß sich der Verbrennungsmotor in einem beständigen Betriebszustand befindet, und der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz des Turboladers auf ein Verhältnis eingestellt ist, das dem Motorbetriebszustand entspricht, basierend auf Motorparametern, geschätzt, und ein Ansaugluftdruck P2 und ein Soll-Steuerungswert S2 werden unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem beständigen Betriebszustnd befindet, und der Bedingung ohne Aufladen durch den Turbolader, basierend auf den Motorparametern, geschätzt. Ein Soll-Steuerungswert SO, der einem Ist-Ansaugluftdruck P0 zugeordnet ist, wird unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, berechnet, indem eine Interpolation auf den Soll-Steuerungswerten S1, S2, basierend auf einer Beziehung zwischen den Ansaugluftdrücken P1, P2 und dem Ist-Ansaugluftdruck P0, ausgeführt wird.

Description

Diese nichtvorläufige Anmeldung basiert auf der am 30. Mai 2005 beim japanischen Patentamt eingereichten, japanischen Patentanmeldung 2005-157845, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem durch Abgas angetriebenen Turbolader.

Die Steuerung des Verbrennungsmotors (Motorsteuerung) wird durch Anpassen von beispielsweise einer Motorsteuerungsvariable als Kraftstoffeinspritzsteuerungszeitpunkt basierend auf Motorparametern wie einer Fahrpedalposition und Motordrehzahl ausgeführt. Als Soll-Steuerungswert der Motorsteuerungsvariable, die für die Motorsteuerung verwendet wird, wird prinzipiell ein Wert eingestellt, der für einen beständigen Betriebszustand des Verbrennungsmotors geeignet ist.

Bei einer Art von Verbrennungsmotor handelt es sich um einen Verbrennungsmotor mit einem durch Abgas angetriebenen Turbolader, der unter Verwendung der Abgasströmungskraft betrieben wird. Eine Veränderung der Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors involviert eine vorbestimmte Verzögerung als Reaktion auf folgenden Grund. Wenn der Betriebszustand des Veränderungsmotors geändert wird, wird zunächst die Abgasmenge geändert. Dann bewirkt die Veränderung der Abgasmenge eine Veränderung beim Zustand des Aufladens durch den Turbolader und bewirkt dem entsprechend eine Veränderung der Ansaugluftmenge. Wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotor in einem beständigen Betriebszustand geändert wird, begibt sich der Verbrennungsmotor in einen vorübergehenden Betriebszustand, in dem zwischen einer Ansaugluftmenge, die für die vorstehend beschriebenen Motorparameter geeignet ist, und einer Ist-Ansaugluftmenge eine Differenz besteht. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer geht der Verbrennungsmotor dann wieder in den beständigen Betriebszustand über.

Während sich der Verbrennungsmotor sich in einem solchen vorübergehenden Betriebszustand befindet, selbst wenn die Motorsteuerungsvariable einfach basierend auf den Motorparametern angepaßt wird, ist die eingestellte Motorsteuerungsvariable für die Ist-Ansaugluftmenge nicht geeignet, was zu verschiedenen Nachteilen, wie z. B. einer Verschlechterung der Emissionseigenschaften und verstärkten Verbrennungsgeräuschen führt.

Daher ist der Vorschlag gemacht worden, die Motorsteuerungsvariable anzupassen, während Korrekturen gemäß einer Differenz zwischen einer Soll-Ansaugluftmenge und einer Ist-Ansaugluftmenge für die Motorsteuerung gemacht werden, wie dies bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2002-021613 offenbarten Vorrichtung der Fall ist. Während sich der Verbrennungsmotor in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, verwendet diese Vorrichtung einen Korrekturfaktor, der entsprechend dem Grad dem vorstehend beschriebenen Differenz der Ansaugluftmenge bestimmt wird, um die Motorsteuerungsvariable zu korrigieren, und um dementsprechend zu verhindern, daß die vorstehend erwähnten Nachteile eintreten.

Es ist zu beachten, daß selbst in dem Fall, wo die vorstehend beschriebene Differenz der Ansaugluftmenge die gleiche ist, der entsprechend dem Differenz bestimmte Korrekturfaktor nicht immer der gleich ist. Der Korrekturfaktor variiert abhängig von den Motorbetriebsbedingungen einschließlich beispielsweise der zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Kraftstoffeinspritzmenge und Ansaugluftmenge. Selbst wenn die Motorsteuerungsvariable einfach in der Weise entsprechend der Abweichung, nämlich dem Grad der Differenz der vorstehend beschriebenen Ansaugluftmenge, angepaßt wird, können die vorstehend erwähnten Nachteile nicht in geeigneter Weise verhindert werden. Diesbezüglich sind bei der herkömmlichen Vorrichtung immer noch Verbesserungen erforderlich.

Kurzfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehend beschriebenen Sachlage entwickelt worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, die die Motorsteuerungsvariable in dem vorübergehenden Betriebszustand in geeigneter Weise einstellen kann.

Nachstehend werden eine Struktur zur Lösung dieser Aufgabe sowie Funktionen und Effekte derselben beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung gemäß weist eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor folgende Merkmale auf: eine Schätzungseinheit, die basierend auf Motorparametern einen Ansaugluftdruck-Indexwert und eine Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung schätzt, daß der Verbrennungsmotor sich in einem beständigen Betriebszustand befindet, und der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz eines durch Abgas angetriebenen Turboladers gleich einem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, und die basierend auf den Motorparametern einen Ansaugluftdruck-Indexwert und eine Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung schätzt, daß der Verbrennungsmotor sich in dem beständigen Betriebszustand befindet, und der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz des durch Abgas angetriebenen Turboladers gleich einem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist; eine Erfassungseinheit, die einen Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert erfaßt, und eine Berechnungseinheit, die eine Motorsteuerungsvariable, die dem Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert zugeordnet ist, unter der Bedingung berechnet, daß der Verbrennungsmotor sich in einem vorübergehenden Betriebszustand befindet, indem eine Interpolation auf den Motorsteuerungsvariablen basierend auf einer Beziehung zwischen den Ansaugluftdruck-Indexwerten, die jeweils geschätzt worden sind, und dem Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert, der erfaßt wurde, ausgeführt wird.

Bezüglich dieser Struktur wird der Vorschlag gemacht, daß zwei angenommene Zustände vorliegen, in denen sich jeweilige Aufladeeffizienzen voneinander unterscheiden. Ein Ansaugluftdruck-Indexwert und eine Motorsteuerungsvariable in einem jeweiligen der Zustände werden basierend auf den Motorparametern geschätzt. Eine Motorsteuerungsvariable wird unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, durch Ausführen einer Interpolation bezüglich der Motorsteuerungsvariablen, die geschätzt worden sind, basierend auf der Beziehung zwischen den geschätzten Ansaugluftdruck-Indexwerten und dem Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert berechnet. In anderen Worten werden die Motorsteuerungsvariablen unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem beständigen Betriebszustand befindet, in der Weise gemäß der Differenz zwischen den Ansaugluftmengen, die für die Motorparameter geeignet sind, und der Ist-Ansaugluftmenge, und entsprechend den Motorparametern korrigiert, um die Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung zu berechnen, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet. Bei dieser Struktur kann daher in dem Fall, wo der Verbrennungsmotor sich in den vorübergehenden Betriebszustand begibt, die Motorsteuerungsvariable in der Weise gemäß der Differenz zwischen den Motorsteuerungsvariablen, die für den beständigen Betriebszustand geeignet sind, und der Motorsteuerungsvariable, die für den Ist-Betriebszustand geeignet ist, resultierend aus der Differenz der Ansaugluftmenge, wie vorstehend beschrieben, berechnet werden. Im Vergleich zu der Struktur, die die Motorsteuerungsvariable basierend auf nur der vorstehend beschriebenen Differenz der Ansaugluftmenge berechnet, kann die Motorsteuerungsvariable entsprechend angepaßt werden.

Der Ansaugluftdruck-Indexwert umfaßt neben dem Ansaugluftdruck an sich, einen Betrag, wie z. B. die Ansaugluftmenge, die sich in Bezug auf den Ansaugluftdruck ändert.

Vorzugsweise bezieht sich die Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, auf die Bedingung, daß die Aufladeeffizienz auf ein Verhältnis gemäß einem Motorbetriebszustand eingestellt ist.

Bei dieser Struktur kann in dem Fall, wo der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert mit dem Anstieg der Aufladeeffizienz und der Veränderung des Betriebszustands von dem vorübergehenden Betriebszustand in den beständigen Betriebszustand ansteigt, um zu ermöglichen, daß der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert gleich dem Ansaugluftdruck-Indexwert entsprechend dem Motorbetriebszustand ist, die Motorsteuerungsvariable in dem vorübergehenden Betriebszustand ordnungsgemäß in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge berechnet werden.

Noch mehr zu bevorzugen ist, daß die Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist, sich auf die Bedingung ohne Aufladen durch den durch ein Abgas angetriebenen Turbolader bezieht.

Bei dieser Struktur kann in dem Fall, wo der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert mit der Verringerung der Aufladeeffizienz und der Veränderung des Betriebszustands von dem vorübergehenden Betriebszustand in den beständigen Betriebszustand abnimmt, um zu ermöglichen, daß der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert gleich dem Ansaugluftdruck-Indexwert ist, der dem Zustand zugeordnet ist, wo ein Aufladen durch den mit Abgas betriebenen Turbolader nicht ausgeführt wird, die Motorsteuerungsvariable in dem vorübergehenden Betriebszustand ordnungsgemäß in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge berechnet werden.

Eine Motorsteuerungsvariable „S0", die die nachstehenden Verhältnisausdrücke: „S0 = S2 + (S1 – S2)·α·K" und „K = (P0 – P2)/(P1 – P2)" erfüllt, kann bevorzugterweise berechnet werden, wenn „P1" und „S1" der Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable sind, unter der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, „P2" und „S2" der Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable sind, unter der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist, „P0" der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert ist, „S0" die Motorsteuerungsvariable ist, unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Zustand befindet und „α" ein vorbestimmter Faktor ist.

Bevorzugterweise kann eine Motorsteuerungsvariable „S0", die den Vergleichsausdruck: "(P0 – P2)/(P1 – P2) = (S0 – S2)/(S1 – S2)" erfüllt, berechnet werden, wobei „P1" und „S1" jeweils der Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable sind, unter der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, „P2" und „S2" jeweils der Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable sind, unter der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist, „P0" der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert ist, „S0" die Motorsteuerungsvariable ist, unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet.

Bei dieser Struktur wird, als die Motorsteuerungsvariable für den vorübergehenden Betriebszustand, eine Variable bestimmt, die ermöglicht, daß die Beziehung zwischen den geschätzten Ansaugluftdruck-Indexwerten und dem Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert gleich der Beziehung zwischen den geschätzten Motorsteuerungsvariablen und der Motorsteuerungsvariable für den vorübergehenden Betriebszustand ist. Daher kann die Motorsteuerungsvariable in der Weise gemäß der Differenz der Motorsteuerungsvariable, resultierend aus der vorstehend beschriebenen Differenz der Ansaugluftmenge, berechnet werden.

Die Steuerungsvorrichtung weist bevorzugterweise einen Kraftstoffeinspritzmechanismus auf, der einen Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil, das mit einer Sammelleitung verbunden ist, einspritzt, während ein Kraftstoffdruck in der Sammelleitung eingestellt wird, und wobei die Motorsteuerungsvariable der Kraftstoffdruck ist.

In dem Kraftstoffeinspritzmechanismus, der den Kraftstoffdruck in der Sammelleitung, die mit dem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist, anpaßt, wenn eine Dif ferenz zwischen dem Kraftstoffdruck und einem Kraftstoffdruck, der für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, aufgrund einer Verzögerung bei der Änderung der Ansaugluftmenge unter der Bedingung entsteht, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, ändert sich die Kraftstoffeinspritzmenge von dem Kraftstoffeinspritzventil, um Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften und verstärkte Verbrennungsgeräusche zu bewirken. Diesbezüglich kann bei dieser Struktur der Kraftstoffdruck in der Sammelleitung gemäß der Ist-Ansaugluftmenge ordnungsgemäß eingestellt werden und dementsprechend kann das Auftreten der Nachteile des vorübergehenden Betriebszustands des Verbrennungsmotors in geeigneter Weise verhindert werden.

Die Steuerungsvorrichtung weist ferner bevorzugterweise einen Kraftstoffeinspritzmechanismus auf, der eine Kraftstoffeinspritzung ausführt, die in eine Haupteinspritzung und eine ihr vorangehende Piloteinspritzung aufgeteilt ist, und bei der Motorsteuerungsvariable handelt es sich um ein Intervall, bei dem die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung ausgeführt werden.

Bei dem Kraftstoffeinspritzmechanismus, der die Haupteinspritzung und deren vorangehende Piloteinspritzung ausführt, wird die Verbrennung instabil und bewirkt Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften und verstärkte Verbrennungsgeräusche aufgrund einer übermäßig hohen Verbrennungsrate, wenn zwischen dem Intervall, bei dem die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung ausgeführt werden, und dem Intervall, das für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, aufgrund einer Verzögerung der Veränderung des Ansaugluftmenge unter der Bedingung, daß sich der Verbrennungsmotor in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, eine Differenz entsteht. Diesbezüglich kann bei dieser Struktur das Intervall gemäß der Ist-Ansaugluftmenge ordnungsgemäß angepaßt werden, und dementsprechend kann in geeigneter Weise verhindert werden, daß die Nachteile in dem vorübergehenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors eintreten.

Bevorzugterweise weist die Steuerungsvorrichtung ferner einen Kraftstoffeinspritzmechanismus auf, der eine Kraftstoffeinspritzung ausführt, die in eine Haupteinspritzung und die ihr vorangehende Piloteinspritzung aufgeteilt ist, und bei der Motorsteuerungsvariable handelt es sich um eine Kraftstoffeinspritzmenge bei der Piloteinspritzung.

Bei dem Kraftstoffeinspritzmechanismus, der die Haupteinspritzung und die ihr vorangehende Piloteinspritzung ausführt, wird die Verbrennung instabil und bewirkt Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften und verstärkte Verbrennungsgeräusche, wenn eine Differenz entsteht zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge bei der Piloteinspritzung und der Kraftstoffeinspritzmenge, die für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, aufgrund einer Verzögerung der Veränderung der Ansaugluftmenge, unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet. Diesbezüglich kann bei dieser Struktur die Kraftstoffeinspritzmenge bei der Piloteinspritzung gemäß der Ist-Ansaugluftmenge in geeigneter Weise angepaßt werden, und dementsprechend kann in geeigneter Weise verhindert werden, daß die Nachteile in dem vorübergehenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors auftreten.

Bei der Motorsteuerungsvariable handelt es sich bevorzugterweise um einen Kraftstoffeinspritzungs-Steuerzeitpunkt des Verbrennungsmotors.

Wenn bei dem Kraftstoffeinspritzmechanismus, der die Kraftstoffeinspritzung ausführt, während der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerzeitpunkt angepaßt wird, eine Differenz entsteht zwischen dem Kraftstoffeinspritzungs-Steuerzeitpunkt und dem Kraftstoffeinspritzungs-Steuerzeitpunkt, der für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, aufgrund einer Verzögerung der Veränderung der Ansaugluftmenge unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotors sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, könnten Nachteile wie Verschlechterung der Emissionseigenschaften aufgrund einer instabilen Verbrennung bewirkt werden, und diese Nachteile könnten in Form von verstärkten Verbrennungsgeräuschen aufgrund einer übermäßig hohen Verbrennungs rate bewirkt werden. Diesbezüglich kann bei dieser Struktur der Kraftstoffeinspritzungs-Steuerzeitpunkt geeignet angepaßt werden gemäß der Ist-Ansaugluftmenge, und dementsprechend kann in geeigneter Weise verhindert werden, daß die Nachteile im vorübergehenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors eintreten.

Die Steuerungsvorrichtung umfaßt ferner bevorzugterweise einen Abgasrückführungsmechanismus, der das Abgas in einem Motorabgaskrümmer zu einem Motoransaugkrümmer zurückführt, während die Abgasmenge angepaßt wird. Bei der Motorsteuerungsvariable handelt es sich um eine rückgeführte Abgasmenge.

In dem Abgasrückführungsmechanismus, der das Abgas in dem Motorabgaskrümmer zum Motoransaugkrümmer zurückführt, während die Menge des Abgases angepaßt wird, wenn eine Differenz zwischen der Abgasrückführungsmenge und der Ist-Abgasrückführungsmenge, die für die Ist-Bedingungen geeignet ist, aufgrund einer Verzögerung der Veränderung der Ansaugluftmenge entsteht, unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, ändert sich die Ist-Ansaugluftmenge, um zu bewirken, daß die Verbrennung instabil wird, und dementsprechend Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften und verstärkte Verbrennungsgeräusche auftreten,. Diesbezüglich kann bei dieser Struktur die Abgasrückführungsmenge gemäß der Ist-Ansaugluftmenge geeignet angepaßt werden, so daß das Auftreten von Nachteilen in dem vorübergehenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors verhindert werden kann.

Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden, ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches strukturelles Diagramm, das eine allgemeine Struktur einer Ausführungsform darstellt, die eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert.
2 ist ein Flußdiagramm, das eine spezifische Vorgehensweise eines Berechnungsverfahrens eines Sollwerts darstellt.
3 stellt in schematischer Form eine exemplarische Beziehung zwischen Werten dar, die bei dem Berechnungsverfahren eines Sollwerts verwendet werden.
4 stellt in schematischer Form eine weitere exemplarische Beziehung zwischen Werten dar, die in dem Berechnungsverfahren eines Sollwerts verwendet werden.
5 stellt ein Zeitsteuerungsdiagramm dar, das in exemplarischer Weise das Berechnungsverfahren eines Sollwerts darstellt.
6 stellt ein Zeitsteuerungsdiagramm dar, das eine weitere exemplarische Möglichkeit des Verfahrens zum Berechnen des Sollwerts darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform, die die vorliegende Erfindung implementiert. Unter Bezugnahme auf 1 erfolgt eine Beschreibung einer allgemeinen Struktur einer Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bei der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Verbrennungsmotor 10 einen Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 auf, und der Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 weist eine Kraftstoffpumpe 22, eine Sammelleitung 24 und ein Kraftstoffeinspritzventil 26 auf. Der Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 speichert einen Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 22 in der Sammelleitung 24 zugeführt wird, während er eine Ansteuerung vor nimmt, um ein Kraftstoffeinspritzventil 26 zu öffnen, das mit der Sammelleitung 24 in Verbindung steht, und nimmt dadurch eine Einspritzung vor, um dem Verbrennungsmotor 10 den Kraftstoff zuzuführen. Die Kraftstoffmenge, die eingespritzt werden soll, wird angepaßt, indem der Kraftstoffdruck in der Sammelleitung 24 angepaßt wird (insbesondere die Kraftstoffmenge angepaßt wird, die durch die Kraftstoffpumpe 22 zugeführt wird), und indem die Ventilöffnungszeitdauer sowie der Ventilöffnungs-Steuerzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzungsventils 26 angepaßt werden. Es ist zu beachten, daß zum Steuern des Betriebs des Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 eine der folgenden Einspritzarten nach Bedarf ausgewählt wird. Die Einspritzarten umfassen die Einspritzart, bei der ein Kraftstoff einer Menge, die für den Motorbetriebszustand geeignet ist, eingespritzt wird, um insgesamt durch die Haupteinspritzung eingespritzt zu werden, und die Einspritzart, bei der der Kraftstoff der vorstehend angeführten Menge eingespritzt wird, um durch eine Kraftstoffeinspritzung zugeführt zu werden, die in eine Haupteinspritzung und deren vorangehende Piloteinspritzung unterteilt ist.
Der Verbrennungsmotor 10 weist zudem einen durch Abgas betriebenen Turbolader 30 auf. Die Ansaugluft, die in einen Ansaugkrümmer 12 des Verbrennungsmotors 10 strömt, wird durch ein Verdichterrad 32 des Turboladers 30 komprimiert und dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt. In dem Verbrennungsmotor 10 wird ein Kraftstoff-Luftgemisch dieser Ansaugluft und dieses Kraftstoffs verbrannt und das resultierende Abgas wird an einen Abgaskrümmer 14 abgeführt. Das Abgas wird gegen ein Turbinenrad 34 des Turboladers 30 geladen, um zu bewirken, daß das Turbinenrad 34 und ein mit dem Turbinenrad 34 gekoppeltes Verdichterrad 32 sich drehen. Das durch den Turbolader 30 gelangende Abgas wird vom Abgaskrümmer 14 nach außen abgeführt.
Der Turbolader 30 weist einen Veränderungsmechanismus 36 auf, der den Druck der Ansaugluft, die dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt wird, ändert, indem die Drehzahl des Verdichterrads 32 angepaßt wird. Der Veränderungsmechanismus 36 weist eine Düsenschaufel (nicht gezeigt) auf, um den effektiven Bereich des Durchlasses vom Abgaskrummer 14 zum Turbinenrad 34 zu ändern, und paßt den Grad der Öff nung der Düsenschaufel so an, daß die Menge und die Drehzahl der Abgasströmung, die gegen das Turbinenrad 34 geblasen wird, anzupassen.
Der Verbrennungsmotor 10 weist ferner einen Abgasrückführmechanismus 40 (AGR) auf, und der AGR-Mechanismus 40 weist einen AGR-Krümmer 42 und ein AGR-Ventil 44 auf. Der AGR-Krümmer 42 koppelt die stromabwärtige Seite des Ansaugkrümmers 12 in Bezug auf das Verdichterrad 32 und die Seite stromauf des Abgaskrümmers 14 in Bezug auf das Turbinenrad 34, und das AGR-Ventil 44 ist an einer geeigneten Position im AGR-Krümmer 42 vorgesehen. Der Öffnungsgrad des AGR-Ventils 44 wird angepaßt, um die Abgasmenge (AGR-Menge) anzupassen, die über einen Abgaskrümmer 14 an den Ansaugkrümmer 12 rückgeführt wird.
Eine elektronische Steuerungseinheit 50 führt eine zentralisierte Steuerung für verschiedene Steuerungen der jeweiligen Betriebsabläufe des Kraftstoffeinspritzmechanismus 20, des Veränderungsmechanismus 36 und des AGR-Mechanismus 40 des Verbrennungsmotors 10 auf, und umfaßt neben einer Berechnungseinheit und einem Ansteuerungsschaltkreis eine Speichervorrichtung, die beispielsweise Berechnungsergebnisse sowie Funktionskennfelder speichert, die bei der Berechnung für verschiedene Steuerungen verwendet werden.
Ferner ist der Ansaugkrümmer 12 mit einem Ansaugluftdrucksensor 52 zum Erfassen eines Ansaugluftdrucks (Ist-Ansaugluftdrucks P0) versehen. In der Nähe eines Fahrpedals 16 ist ein Fahrpedalpositionssensor 54 zum Erfassen des Verstellwegs, nämlich des Grads, zu dem das Fahrpedal betätigt wird (Fahrpedal-Verstellwegsgrad ACCP), vorgesehen. In der Nähe einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 10 ist ein Kurbelwellenpositionssensor 56 zum Erfassen der Drehzahl der Kurbelwelle (Motordrehzahl NE) vorgesehen. Eine Sammelleitung 24 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 58 zum Erfassen des Kraftstoffdrucks Pf in der Leitung versehen. Die elektronische Steuerungseinheit 50 berechnet, basierend auf dem Fahrpedalverstellwegsgrad ACCP und der Motordrehzahl NE, einen Soll-Steuerungswert der Menge des eingespritzten Kraftstoffs (Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ). Ferner berechnet die elektronische Steuerungseinheit 50 einen jeweiligen der folgenden Soll-Steuerungswerte basierend auf Motorparametern wie der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und der Motordrehzahl NE.

• Soll-Steuerungswert des Kraftstoffdrucks PF der Sammelleitung 24 (Soll-Kraftstoffdruck TPf)
• Soll-Steuerungswert des Kraftstoffeinspritzsteuerzeitpunkts der Haupteinspritzung (Soll-Haupteinspritzungssteuerzeitpunkt TFm)
• Soll-Steuerungswert der Kraftstoffeinspritzmenge der Piloteinspritzung (Soll-Piloteinspritzmenge TFp)
• Soll-Steuerungswert des Intervalls (Pilotintervall), bei dem die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung ausgeführt werden (Soll-Pilotintervall Tfin).
• Soll-Steuerungswert des Ist-Ansaugluftdrucks P0 (Soll-Ansaugluftdruck TP0)
• Soll-Steuerungswert des Öffnungsgrads des AGR-Ventils 44 (Soll-AGR-Öffnungsgrad Tegr)

Die elektronische Steuerungseinheit 50 gibt jeweilige Ansteuerungssignale gemäß ihren zugeordneten Soll-Steuerungswerten aus, um einen Kraftstoffeinspritzmechanismus 20, einen Änderungsmechanismus 36 und einen AGR-Mechanismus 40 zu steuern, so daß ein Ist-Wert gleich einem jeweiligen Soll-Steuerungswert ist.
Wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 in dem beständigen Betriebszustand geändert wird, bewirkt eine resultierende Reaktionsverzögerung der Ansaugluftmenge, daß sich der Verbrennungsmotor in den vorübergehenden Betriebszustand begibt, in dem eine Differenz zwischen einer Ansaugluftmenge, die für den geänderten Betriebszustand geeignet ist, und einer Ist-Ansaugluftmenge vorliegt. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer begibt sich der Motor dann wieder erneut in den beständigen Betriebszustand. Da der Verbrennungsmotor 10 mit einem durch Abgas angetriebenen Turbolader 30 versehen ist, der den Grad des Aufladens anpaßt, ist eine solche Verzöge rung des Betriebs des Turboladers 30, ein sogenannter Turboladerverzug, ebenfalls ein Faktor, der die Verzögerung der Veränderung der Ansaugluftmenge bewirkt. Somit bewirkt in Bezug auf diesen Verbrennungsmotor 10 das Verhalten des Ansaugens an sich die Verzögerung der Veränderung der Ansaugluftmenge, und ferner bewirkt die Betriebsverzögerung des Turboladers 30 die Verzögerung der Veränderung der Ansaugluftmenge. Dabei nimmt die vorstehend beschriebene Differenz zwischen der Ansaugluftmenge, die für den Betriebszustand geeignet ist, und der Ist-Ansaugluftmenge zu.
In dem vorübergehenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 sind daher, wenn die jeweiligen Betriebsabläufe des Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 und des AGR-Mechanismus 40 in der Weise gesteuert werden, die für den beständigen Betriebszustand des Motors geeignet ist, die Steuerungsvariablen für die Ist-Ansaugluftmenge nicht geeignet. Folglich werden verschiedene Nachteile wie Verschlechterung der Emissionseigenschaften und verstärkte Verbrennungsgeräusche bewirkt.
Unter diesen Umständen berechnet die vorliegende Ausführungsform wie nachstehend beschrieben jeden Soll-Steuerungswert (nachstehend „S0) zum Steuern von jeweiligen Betriebsabläufen des Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 und des AGR-Mechanismus 40.
2 zeigt ein Flußdiagramm, das eine spezifische Vorgehensweise für ein Verfahren zum Berechnen eines Soll-Steuerungswerts S0 (Sollwert-Berechnungsverfahren) darstellt. Der Ablauf von Prozeßschritten, die in dem Flußdiagramm gezeigt sind, wird an vorbestimmten Intervallen durch die elektronische Steuerungseinheit 50 ausgeführt.
Wie in 2 gezeigt ist, wird bei diesem Verfahren einen Kennfeldberechnung basierend auf einer Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und der Motordrehzahl NE zunächst ausgeführt, um einen Soll-Steuerungswert S1 (für einen aufgeladenen Zustand) zu bestimmen, wobei angenommen wird, daß die Aufladeeffizienz des Turboladers 30 gleich einem Verhältnis ist, das für den Motorbetriebszustand geeignet ist (S100). In dem Kennfeld, das für diese Kennfeldberechnung verwendet wird, wird eine Beziehung, beispielsweise mittels experimenteller Ergebnisse, unter einem Motorbetriebszustand, der durch eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und eine Motordrehzahl NE und einen Soll-Steuerungswert, der dem Motorbetriebszustand geeignet ist, bestimmt wird, unter der Bedingung in dem vorstehend beschriebenen aufgeladenen Zustand (insbesondere, wo ein Soll-Ansaugluftdruck TP0 und ein Ist-Ansaugluftdruck P0 einander entsprechen) und der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor 10 sich in dem beständigen Betriebszustand befindet, bestimmt und eingestellt.
Ferner wird eine Kennfeldberechnung basierend auf der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und der Motordrehzahl NE ausgeführt, um einen Soll-Steuerungswert S2 (für einen nicht aufgeladenen Zustand) zu bestimmen, wobei angenommen wird, daß der Turbolader 30 kein Aufladen ausführt (Schritt S102). In dem für diese Kennfeldberechnung verwendeten Kennfeld wird eine Beziehung, beispielsweise mittels experimenteller Ergebnisse, unter einem Motorbetriebszustand, der durch eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und eine Motordrehzahl NE und einen Soll-Steuerungswert, der für den Motorbetriebszustand geeignet ist, bestimmt wird, unter der Bedingung in dem vorstehend beschriebenen nicht aufgeladenen Zustand (insbesondere, wo der Öffnungsgrad der Düsenschaufel wie vorstehend beschrieben der maximale Öffnungsgrad ist) und der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor 10 sich in dem beständigen Betriebszustand befindet, bestimmt und eingestellt.
Dann wird eine Kennfeldberechnung basierend auf der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und der Motordrehzahl NE ausgeführt, um einen Ansaugluftdruck P1 in dem vorstehend beschriebenen, aufgeladenen Zustand zu bestimmen (Schritt S104). In dem für diese Kennfeldberechnung verwendeten Kennfeld wird eine Beziehung, beispielsweise mittels experimenteller Ergebnisse, d. h. eine Beziehung unter einem Motorbetriebszustand, der durch eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und die Motordrehzahl NE und einen Ist-Ansaugluftdruck P0 in dem Motorbetriebszustand bestimmt wird, und bei der es sich um eine Beziehung handelt unter der Bedingung in dem vorstehend beschriebenen aufgeladenen Zustand und der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor 10 sich in dem beständigen Betriebszustand befindet, bestimmt und eingestellt.
Ferner wird eine Kennfeldberechnung basierend auf der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und der Motordrehzahl NE ausgeführt, um einen Ansaugluftdruck P2 in dem vorstehend beschriebenen, nicht aufgeladenen Zustand zu bestimmen (Schritt S106). In dem für diese Kennfeldberechnung verwendeten Kennfeld wird eine Beziehung, beispielsweise mittels experimenteller Ergebnisse, d. h. eine Beziehung unter einem Motorbetriebszustand, der durch eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und eine Motordrehzahl NE und einen Ist-Ansaugluftdruck P0 in dem Betriebszustand bestimmt wird, und bei der es sich um eine Beziehung unter der Bedingung in dem vorstehend beschriebenen, nicht aufgeladenen Zustand und der Bedingung handelt, wo ein Verbrennungsmotor 10 sich in dem beständigen Betriebszustand befindet, bestimmt und eingestellt.
Ferner wird basierend auf den Ansaugluftdrücken P1, P2 und dem Ist-Ansaugluftdruck P0 wie vorstehend beschrieben, der folgende Vergleichsausdruck (1) verwendet, um einen Korrekturfaktor K zu berechnen (Schritt S108).
K = (P0 – P2)/(P1 – P2) (1)
Basierend auf diesem Korrekturfaktor K sowie den Soll-Steuerungswerten S1, S2, die vorstehend beschrieben sind, wird der folgende Vergleichsausdruck (2) verwendet, um den Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen (Schritt S110). S0 = S2 + (S1 – S2)·K (2)
Der Soll-Steuerungswert S0 wird somit berechnet, und somit ist dieses Verfahren vorläufig abgeschlossen.
Es ist zu beachten, daß bei der vorliegenden Ausführungsform die Schritte S100, S102, S104, S106 des Sollwertberechnungsverfahrens als Einschätzungseinrichtung funktionieren, und die Schritte S108, S110 daher als Berechnungseinrichtungen funktionieren.
3 und 4 zeigen jeweils eine exemplarische Beziehung zwischen den Werten, die in dem vorstehend beschriebenen Verfahren des Berechnens des Sollwerts verwendet wurden. 3 zeigt die Beziehung in dem Fall, wo ein Fahrpedal 16 betätigt wird, und 4 zeigt die Beziehung in dem Fall, wo das Fahrpedal 16 teilweise gelöst ist.
Für das Sollwertberechnungsverfahren bei der voreingestellten Ausführungsform wird angenommen, daß zwei angenommene Zustände vorliegen, nämlich der vorstehend beschriebene, aufgeladene Zustand und der nicht aufgeladene Zustand. Um den Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen, werden zunächst die Ansaugluftdrücke P1, P2 und die Soll-Steuerungswerte S1, S2 in den jeweils angenommenen Zuständen basierend auf Motorparametern wie einer Motordrehzahl NE berechnet. Dann wird basierend auf der Beziehung zwischen den Ansaugluftdrücken P1, P2 und dem Ist-Ansaugluftdruck P0 eine Interpolation auf den Soll-Steuerungswerten S1, S2 ausgeführt, um den Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen.
In anderen Worten werden in dem vorstehend beschriebenen Sollwert-Berechnungsverfahren Sollsteuerungswerte S1, S2 (unter der Bedingung, daß der Verbrennungsmotor 10 sich in dem beständigen Betriebszustand befindet) in der Weise gemäß der Differenz zwischen den Ansaugluftmengen, die für die Motorparameter geeignet sind, und der Ist-Ansaugluftmenge und gemäß den Motorparametern korrigiert, um einen Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen.
In dem Fall, in dem ein Verbrennungsmotor 10 sich in den vorübergehenden Betriebszustand begibt, kann daher der Soll-Steuerungswert S0 in der Weise gemäß der Differenz zwischen den Soll-Steuerungswerten, die für den beständigen Betriebszustand geeignet sind, und dem Soll-Steuerungswert, der für den Ist-Betriebszustand geeignet ist, resultierend aus der vorstehend beschriebenen Differenz der Ansaugluftmenge berechnet werden. Dementsprechend kann im Vergleich zu der Struktur, die den Soll- Steuerungswert basierend auf lediglich der vorstehend beschriebenen Differenz der Ansaugluftmenge berechnet, kann der Soll-Steuerungswert S0 in geeigneter Weise angepaßt werden.
Insbesondere wird als der vorstehend beschriebene Soll-Steuerungswert S0 ein Wert berechnet, der den nachstehenden Vergleichsausdruck (3) erfüllt, d. h der Wert wird berechnet, der ermöglicht, daß die Beziehung zwischen den Ansaugluftdrücken P1, P2 und dem Ist-Ansaugluftdruck P0 identisch zu der Beziehung zwischen den Soll-Steuerungswerten S1, S2 und dem Soll-Steuerungswert S0 ist. (P0 – P2)/(P1 – P2) = (S0 – S2)/(S1 – S2) (3)
Bei dem vorstehend beschriebenen Sollwert-Berechnungsverfahren verwendet die Berechnung des Sollsteuerungswerts S0 einen Ansaugluftdruck P1 und einen Soll-Steuerungswert S1 in dem Zustand (dem vorstehend beschriebenen, aufgeladenen Zustand), wobei der Turbolader 30 seine Aufladeffizienz aufweist, die auf ein Verhältnis entsprechend dem Motorbetriebszustand eingestellt ist. In dem Fall, wo die Aufladeeffizienz ansteigt, um zu bewirken, daß ein Ist-Ansaugluftdruck P0 ansteigt und ein Verbrennungsmotor 10 von dem vorübergehenden Betriebszustand in den beständigen Betriebszustand wechselt, um zu ermöglichen, daß ein Ist-Ansaugluftdruck P0 gleich dem Ansaugluftdruck P1 ist, der für den Motorbetriebszustand geeignet ist, wird ein Soll-Steuerungswert S0 in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge ordnungsgemäß berechnet.
In dem vorstehend beschriebenen Sollwertberechnungsverfahren wird bei der Berechnung des Soll-Steuerungswerts S0 ein Ansaugluftdruck P2 und ein Soll-Steuerungswert S2 in dem Zustand (vorstehend beschriebener, nicht aufgeladener Zustand) verwendet, wo der Turbolader 30 keine Aufladen ausführt. In dem Fall, wo die Aufladeeffizienz abnimmt, um zu bewirken, daß der Ist-Ansaugluftdruck P0 abnimmt und der Verbrennungsmotor 10 vom vorübergehenden Betriebszustand in den beständigen Betriebszustand wechselt, um zu ermöglichen, daß der Ist-Ansaugluftdruck P0 gleich dem Ansaugluftdruck P2 ist, der dem Zustand zugeordnet ist, wo der Turbolader 30 kein Aufladen ausführt, wird der Sollsteuerungswert S0 ordnungsgemäß in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge berechnet.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeitsteuerungsdiagramme in 5 und 6 eine Art und Weise beschrieben, in der der Sollsteuerungswert S0 in dem beschriebenen Sollwertberechnungsverfahren berechnet wird.
5 stellt eine exemplarische Art und Weise der Berechnung des Sollsteuerungswerts S0 in dem Fall dar, in dem ein Fahrpedal 16 betätigt wird, und 6 stellt einen exemplarische Art und Weise der Berechnung des Sollsteuerungswerts S0 in dem Fall dar, wo das Fahrpedal 16 teilweise gelöst ist, nämlich losgelassen worden ist.
Es wird zunächst auf 5 Bezug genommen, wobei eine Beschreibung erteilt wird über die Art und Weise der Berechnung des Soll-Steuerungswerts S0 in dem Fall, wo das Fahrpedal 16 betätigt ist.
Wie in 5 gezeigt ist, wird zum Zeitpunkt t11 ein Fahrpedal 16 ((a) in 5) nach unten gedrückt, während sich der Verbrennungsmotor 10 in dem beständigen Betriebszustand befindet. Dementsprechend steigt die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ ((b) in 5) um die Menge entsprechend dem Anstieg in Grad an, um die das Pedal betätigt ist. Ferner steigen die Sollsteuerungswerte S1, S2 ((e) in 5) zusammen um die Menge an, die dem Anstieg der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ entspricht.
Nach einem Zeitpunkt t11 nimmt dementsprechend die Motordrehzahl NE ((c) in 5) allmählich ab, und die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und die Soll-Steuerungswerte S1, S2 steigen dementsprechend allmählich an.
Zu diesem Zeitpunkt wird in bezug auf den Anstieg der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ, der Anstieg der Ansaugluftmenge und des Ist-Ansaugluftdrucks P0 ((d) in 5) verzögert. Daher arbeitet der Verbrennungsmotor 10 bei einer vorbe stimmten Zeitdauer (vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t12) in dem vorübergehenden Betriebszustand, wo eine Differenz vorliegt zwischen dem Ist-Ansaugluftdruck P0 und dem Ansaugluftdruck P1 ((d), angezeigt durch die gestrichelte Linie in 5), die für die Motordrehzahl NE und die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ geeignet ist.
Somit wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Korrekturfaktor K ((f) in 5) berechnet, der vorübergehend einen kleineren Wert (< 1) zu einem Zeitpunkt t11 erreicht und sich allmählich dem Wert „1" nähert, um „1" zu einem Zeitpunkt t12 in dieser vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen. Dann wird die Differenz Δα zwischen den Soll-Steuerungswerten S1 und S2 mit diesem Korrekturfaktor K multipliziert, und das resultierende Produkt wird dem Soll-Steuerungswert S2 in dem nicht aufgeladenen Zustand hinzugefügt, um den Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen ((g) in 5) (siehe 3).
Wie aus vorstehendem zu ersehen ist, wird in dem Fall, wo das Fahrpedal 16 betätigt wird, der Soll-Steuerungswert S0 basierend auf dem Korrekturfaktor K berechnet, der anhand der Beziehung zwischen den Ansaugluftdrücken P1, P2 ((d), angezeigt durch die gestrichelte Linie in 5) und dem Ist-Ansaugluftdruck P0 und basierend auf den Soll-Steuerungswerten S1, S2 in der Weise gemäß der Veränderung der Ist-Ansaugluftmenge berechnet wird. Im Vergleich zu der Struktur, die den Soll-Steuerungswert basierend auf lediglich der Differenz zwischen der Ist-Ansaugluftmenge und der Ansaugluftmenge berechnet, die für den Fahrpedal-Verstellweg ACCP und die Motordrehzahl NE geeignet ist und die keinen Ansaugluftdruck P2 und Soll-Steuerungswert S2 wie vorstehend beschrieben verwendet, wird der Betrieb eines jeweiligen Mechanismus 20, 40, wenn der Motor 10 beschleunigt wird, in der Weise gemäß der Veränderung der Ist-Ansaugluftmenge gesteuert.
Anschließend wird auf 6 Bezug genommen, wobei eine Beschreibung der Art und Weise erteilt wird, in der der Soll-Steuerungswert S0 in dem Fall erteilt wird, wo das Fahrpedal 16 teilweise gelöst ist.
Wie in 6 gezeigt ist, wird zum Zeitpunkt t21 das Fahrpedal 16 ((a) in 6) teilweise gelöst, während der Verbrennungsmotor 10 sich in dem beständigen Betriebszustand befindet. Dementsprechend nimmt die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ ((b) in 6) um die Menge entsprechend der Verringerung des Grads ab, um die das Pedal betätigt wird. Ferner nehmen die Soll-Steuerungswerte S1, S2 ((e) in 6) zusammen um die Menge entsprechend der Verringerung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ ab.
Nach dem Zeitpunkt t21 nimmt dementsprechend die Motordrehzahl NE ((c) in 6) allmählich ab, und dementsprechend nehmen allmählich die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ und die Soll-Steuerungswerte S1, S2 ab.
Dabei wird in Bezug auf die Verringerung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ die Verringerung der Ansaugluftmenge und des Ist-Ansaugluftdrucks P0 ((d) in 6) verzögert. Daher arbeitet der Verbrennungsmotors 10 in einer vorbestimmten Zeitdauer (vom Zeitpunkt t21 bis zum Zeitpunkt t22) in dem vorübergehenden Betriebszustand, wo eine Differenz zwischen dem Ist-Ansaugluftdruck P0 und dem Ansaugluftdruck P1 ((d), angezeigt durch die gestrichelte Linie in 6) vorliegt, die für die Motordrehzahl NE und die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ geeignet ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Korrekturfaktor K ((f) in 6) berechnet, der vorübergehend einen größeren Wert (> 1) zu einem Zeitpunkt t21 erreicht und sich allmählich dem Wert "1" nähert, um „1" zu einem Zeitpunkt t22 in der vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen. Ähnlich wie bei der Beschleunigung wird eine Differenz Δβ zwischen den Sollsteuerungswerten S1 und S2 mit diesem Korrekturfaktor K multipliziert und das resultierende Produkt wird dem Soll-Steuerungswert S1 in dem nicht aufgeladenen Wert hinzugefügt, um den Soll-Steuerungswert S0 ((g) in 6) (siehe 4) zu berechnen.
Wie aus vorstehendem zu ersehen ist, wird in dem Fall, wo das Fahrpedal 16 teilweise gelöst ist, der Soll-Steuerungswert S0 basierend auf dem Korrekturfaktor K, der anhand der Beziehung zwischen den Ansaugluftdrücken P1, P2 ((d) angezeigt durch die gestrichelte Linie in 6) und dem Ist-Ansaugluftdruck P0 berechnet wird, und basierend auf den Soll-Steuerungswerten S1, S2 berechnet, so daß ein Soll-Steuerungswert S0 in der Weise gemäß der Veränderung der Ist-Ansaugluftmenge bestimmt wird. Im Vergleich zu der Struktur, die den Soll-Steuerungswert S0 basierend auf lediglich der Differenz zwischen der Ist-Ansaugluftmenge und der Ansaugluftmenge, die für den Fahrpedalverstellweg ACCP und die Motordrehzahl NE geeignet ist, berechnet und die keinen Ansaugluftdruck P2 und Soll-Steuerungswert S2 wie vorstehend beschrieben verwendet, wird der Betrieb eines jeweiligen Mechanismus 20, 40 in der Art und Weise gemäß der Veränderung der Ist-Ansaugluftmenge gesteuert.
Die Funktionen der Berechnung eines jeden Soll-Steuerungswert durch das Sollwertberechnungsverfahren werden nachstehend für jeden Sollwert beschrieben.
Zum „Soll-Kraftstoffdruck TPf":
Während der Verbrennungsmotor 10 sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, wenn der Kraftstoffdruck Pf der Sammelleitung 24 von dem Druck abweicht, der für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge geändert und ruft Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften und eine Verstärkung der Verbrennungsgeräusche hervor. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Sollwertberechnungsverfahren verwendet, um als Soll-Kraftstoffdruck TPf den Wert gemäß der Ist-Ansaugluftmenge zu berechnen, so daß der Ist-Kraftstoffdruck Pf geeignet angepaßt werden kann und in geeigneter Weise des Eintreten von Nachteilen verhindert werden kann.
Zum „Soll-Haupteinspritzungs-Steuerzeitpunkt TFm":
Während der Verbrennungsmotor 10 sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, wenn der Kraftstoffeinspritzsteuerzeitpunkt von dem Steuerzeitpunkt für die Ist-Bedingungen abweicht, könnten Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften aufgrund einer instabilen Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs sowie ein Anstieg des Verbrennungsgeräuschs aufgrund einer übermäßig erhöhten Verbrennungsrate entstehen. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Sollwertberechnungsverfahren verwendet, um als Soll-Haupteinspritzungszeitpunkt TFm den Wert gemäß der Ist-Ansaugluftmenge zu berechnen, so daß der Kraftstoffeinspritz-Steuerzeitpunkt angemessen angepaßt und in geeigneter Weise das Eintreten von Nachteilen verhindert werden kann.
Zur "Soll-Piloteinspritzmenge TFp":
Während der Verbrennungsmotor 10 sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge der Piloteinspritzung von der Menge abweicht, die für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, wird die Verbrennung instabil und es könnten Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften sowie eine Verstärkung der Verbrennungsgeräuschs eintreten. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Sollwertberechnungsverfahren verwendet, um als Soll-Piloteinspritzmenge TFp den Wert gemäß der Ist-Ansaugluftmenge zu berechnen, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge der Piloteinspritzung geeignet angepaßt werden kann und in geeigneter Weise das Eintreten der vorstehend beschriebenen Nachteile verhindert werden kann.
Zum "Soll-Pilotintervall TFin":
Während der Verbrennungsmotor 10 sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, wenn das Pilotintervall wie vorstehend beschrieben von dem Intervall abweicht, das für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, könnten Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften aufgrund einer instabilen Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs sowie eine Verstärkung des Verbrennungsgeräuschs aufgrund einer übermäßig erhöhten Verbrennungsrate entstehen. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Sollwertberechnungsverfahren verwendet, um als Soll-Pilotintervall Tfin, den Wert gemäß der Ist-Ansaugluftmenge zu berechnen, so daß das Pilotintervall angemessen angepaßt werden kann und in geeigneter Weise das Eintreten der vorstehend beschriebenen Nachteile verhindert werden kann.
Zum "Soll-AGR-Öffnungsgrad Tegr":
Während der Verbrennungsmotor 10 sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, wenn der AGR-Wert von dem Wert abweicht, der für die aktuellen Bedingungen geeignet ist, verändert sich die Ansaugluftmenge und bewirkt, daß eine Verbrennung instabil wird und daß Nachteile wie eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften und eine Verstärkung der Verbrennungsgeräusche entstehen. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Sollwertberechnungsverfahren verwendet, um als Soll-AGR-Öffnungsgrad Tegr den Wert gemäß der Ist-Ansaugluftmenge zu berechnen, so daß der AGR-Wert angemessen angepaßt werden kann und in geeigneter Weise das Eintreten der vorstehend beschriebenen Nachteile verhindert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben werden die nachstehend beschriebenen Effekte gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzielt.

(1) Die Arbeitsabläufe des Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 und des AGR-Mechanismus 40 können in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge in geeigneter Weise gesteuert werden.
(2) Zum Berechnen des Soll-Steuerungswerts S0 werden der Ansaugluftdruck P1 und Soll-Steuerungswert S1 in dem aufgeladenen Zustand wie vorstehend beschrieben verwendet. In dem Fall, in dem die Aufladeeffizienz des Turboladers 30 ansteigt, um den Ist-Ansaugluftdruck P0 entsprechend zu erhöhen, und der Verbrennungsmotor 10 vom vorübergehenden Betriebszustand in den beständigen Betriebszustand wechselt, um dementsprechend zu ermöglichen, daß der Ist-Ansaugluftdruck P0 gleich dem Ansaugluftdruck P1 ist, der für den Motorbetriebszustand angemessen ist, kann daher der Soll-Steuerungswert S0 in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge angemessen berechnet werden.
(3) Der Ansaugluftdruck P2 und der Soll-Steuerungswert S2 in dem wie vorstehend beschrieben, nicht aufgeladenen Zustand werden verwendet, um den Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen. In dem Fall, wo die Aufladeeffizienz des Turboladers 30 abnimmt, um den Ist-Ansaugluftdruck P0 dementsprechend zu verringern, und der Verbrennungsmotor 10 vom vorübergehenden Betriebszustand in den beständigen Betriebszustand wechselt, um dementsprechend zu ermöglichen, daß der Ist-Ansaugluftdruck P0 gleich dem Ansaugluftdruck P2 entsprechend dem Zustand ist, wo der Turbolader 30 keinen Aufladevorgang ausführt, kann der Soll-Steuerungswert S0 in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge entsprechend berechnet werden.
(4) Die Soll-Steuerungswerte (Soll-Kraftstoffdruck TPf, Soll-Haupteinspritzungs-Steuerzeitpunkt TFm, Soll-Piloteinspritzmenge TFp, Soll-Pilotintervall Tfin, Soll-AGR-Öffnungsgrad Tegr) können jeweils in der Weise gemäß der Ist-Ansaugluftmenge berechnet werden, und eine Verschlechterung der Emissionseigenschaften und eine Verstärkung der Verbrennungsgeräusche, während sich der Verbrennungsmotor 10 im vorübergehenden Betriebszustand befindet, kann in angemessener Weise verhindert werden.

Es ist zu beachten, daß die vorstehend beschriebene Ausführungsform implementiert werden kann, indem sie wie nachstehend beschrieben modifiziert wird.
Die Verfahren zum Berechnen des Korrekturfaktors K und des Soll-Steuerungswerts S0 sind nicht auf jene beschränkt, die die vorstehend beschriebenen Verhältnisausdrücke (1), (2) verwenden, und die Verfahren können unter der Bedingung beliebig verändert werden, daß das Berechnungsverfahren einen Soll-Steuerungswert S0 bereitstellt, der berechnet wird, um den Vergleichsausdruck: "(P0 – P2)/(P1 – P2) = (S0 – S2)/(S1 – S2)" zu erfüllen. Der Korrekturfaktor Ka kann beispielsweise durch den Vergleichsausdruck: "Ka = (P1 – P0)/(P1 – P2)" berechnet werden, um den Soll-Steue rungswert S0 durch den Vergleichsausdruck: "S0 = S1 – (S1 – S2)·Ka" zu berechnen. Ferner kann der Korrekturfaktor K2 durch den Vergleichsausdruck: "Kb – (P1 – P2)/(P0 – P2)" berechnet werden, um den Soll-Steuerungswert S0 durch den Vergleichsausdruck: "S0 = S2 + (S1 – S2)/Kb" zu berechnen.
Ferner kann der Vergleichsausdruck: "S0 = S2 + (S1 – S2)·α·K" verwendet werden, um den Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen. Insbesondere können Korrekturfaktoren wie K, Ka, Kb wie vorstehend beschrieben mit einem vorbestimmten Faktor α multipliziert werden, um die resultierenden Werte ("α·K", "α·Ka", "α·Kb") zum Berechnen des Soll-Steuerungswerts S0 zu verwenden. Bei dieser Struktur kann als ein vorbestimmter Faktor α wie vorstehend beschrieben ein vorbestimmter feststehender Wert oder ein beliebiger variabler Wert verwendet werden, der basierend auf Motorparametern und einem Korrekturfaktor beispielsweise berechnet wird.
Ein Sollwert des Verhältnisses eines AGR-Gases zum Kraftstoff-Luftgemisch (Soll-AGR-Verhältnis), kann basierend auf der Motordrehzahl Nee und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ berechnet werden, um den Betrieb des AGR-Mechanismus 40 gemäß diesem Soll-AGR-Verhältnis zu steuern. In diesem Fall kann das Sollwertberechnungsverfahren verwendet werden, um das Soll-AGR-Verhältnis zu berechnen.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Sollwertberechnungsverfahren verwendet, um einen Soll-Kraftstoffdruck TPf, einen Soll-Haupteinspritzungs-Zeitsteuerpunkt TFm, eine Soll-Piloteinspritzmenge TFp, ein Soll-Pilotintervall TFin und einen Soll-AGR-Öffnungsgrad Tegr zu berechnen. Es kann jedoch einer oder ein Teil der Sollwerte berechnet werden.
Unter der Bedingung, daß der Soll-Steuerungswert basierend auf der Motordrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge TQ berechnet wird, kann ein Soll-Steuerungswert von einem beliebigen, betriebsfähigen Mechanismus mit Ausnahme des Kraftstoffeinspritzmechanismus 20 und des AGR-Mechanismus 40 unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Sollwertberechnungsverfahrens berechnet werden. Der betriebsfähige Mechanismus kann beispielsweise einen Kraftstoffnebelverarbeitungsmechanismus, der eine Kraftstoffnebel in dem Kraftstofftank an den Ansaugkrümmer abgibt, einen Durchblasegas-Verarbeitungsmechanismus und einen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus umfassen.
Unter der Bedingung, daß der Soll-Steuerungswert basierend auf einem beliebigen der Motorparameter mit Ausnahme der Ist-Ansaugluftmenge berechnet wird, beispielsweise unter der Bedingung, daß ein Soll-Steuerungswert basierend auf ausschließlich der Motordrehzahl NE berechnet wird, kann ferner der Soll-Steuerungswert durch ein beliebiges Verfahren berechnet werden, das auf dem vorstehend beschrieben Sollwertberechnungsverfahren basiert, so daß die Funktionen und Effekte ähnlich derjenigen der Ausführungsform wie vorstehend beschrieben erzielt werden können.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Verbrennungsmotor mit einem Turbolader einer feststehenden Kapazität ohne den Veränderungsmechanismus zum Verändern des Ansaugluftdrucks anwendbar. In diesem Fall kann es sich bei einem Verbrennungsmotor, der eine Umgehungsleitung aufweist, die in der Motorabgasleitung vorgesehen ist und das Turbinenrad umgeht und ein Waistgate-Ventil aufweist, um zwischen dem Öffnungs- und Schließvorgang der Leitung umzuschalten, bei dem nicht aufgeladene Zustand um einen Zustand handeln, in dem das Ventil geöffnet ist.
Als der Ansaugluftdruck in dem nicht aufgeladenen Zustand kann der atmosphärische Druck verwendet werden. Als dieser atmosphärische Druck kann ein tatsächlich gemessener Wert oder ein Wert verwendet werden, der im voraus in der elektronischen Steuereinheit 50 gespeichert ist.
Anstatt in dem aufgeladenen Zustand einen Ansaugluftdruck P1 und einen Soll-Steuerungswert S1 zum Berechnen des Soll-Steuerungswerts S0 zu verwenden, kann ein Ansaugluftdruck und ein Soll-Steuerungswert in dem Zustand verwendet werden, in dem die Aufladeeffizienz des Turboladers 30 gleich einem willkürlich bestimmten, ersten vorbestimmten Verhältnis ist. Ferner können, anstatt einen Ansaugluftdruck P2 und einen Soll-Steuerungswert S2 in dem aufgeladenen Zustand zum Berechnen des Soll-Steuerungswerts S2 zu verwenden, ein Ansaugluftdruck und ein Soll-Steuerungswert in dem Zustand verwendet werden, in dem die Aufladeeffizienz des Turboladers gleich einem willkürlich bestimmten, zweiten vorbestimmten Verhältnis ist (das sich von dem ersten, vorbestimmten Verhältnis unterscheidet). Diese Struktur kann auch verwendet werden, um zwei angenommene Zustände einzustellen, die sich voneinander unterscheiden und sich in der Aufladeeffizienz des Turboladers unterscheiden, um auf Basis des Motorparameter Ansaugluftdrücke und Soll-Steuerungswerte in den angenommenen Zuständen zu schätzen und eine Interpolation auf den Soll-Steuerungswerten auszuführen, die ebenso auf Basis der Beziehung zwischen den geschätzten Ansaugluftdrücken und dem Ist-Ansaugluftdruck geschätzt werden, so daß der Ist-Steuerungswert S0 berechnet werden kann.
Anstatt des Ansaugluftdrucks und des Ist-Ansaugluftdrucks, können Werte, die sich in Beziehung auf den Ansaugluftdruck ändern, wie die Ansaugluftmenge und die Ist-Ansaugluftmenge (Ansaugluftdruck-Indexwert und Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert), verwendet werden, um den Soll-Steuerungswert S0 zu berechnen.
Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben und ausführlich dargestellt worden ist, wird deutlich gemacht, daß diese nur veranschaulichend und beispielhaft sein soll und nicht als Einschränkung aufzufassen ist, wobei der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur die die angehängten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die folgende Merkmale aufweist: eine Schätzungseinheit, die, basierend auf Motorparametern, einen Ansaugluftdruck-Indexwert und eine Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung schätzt, daß der Verbrennungsmotor sich in einem beständigen Betriebszustand befindet, und der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz eines durch Abgas angetriebenen Turboladers gleich einem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, und die, basierend auf den Motorparametern, einen Ansaugluftdruck-Indexwert und eine Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung schätzt, daß der Verbrennungsmotor sich in dem beständigen Betriebszustand befindet, und der Bedingung, daß die Aufladeeffizienz des durch Abgas angetriebenen Turboladers gleich einem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist; eine Erfassungseinheit, die einen Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert erfaßt; und eine Berechnungseinheit, die eine Motorsteuerungsvariable, die dem Ist- Ansaugluftdruck-Indexwert zugeordnet ist, unter der Bedingung berechnet, daß der Verbrennungsmotor sich in einem vorübergehenden Betriebszustand befindet, indem eine Interpolation auf den Motorsteuerungsvariablen basierend auf einer Beziehung zwischen den jeweils geschätzten Ansaugluftdruck-Indexwerten und dem erfassten Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert ausgeführt wird.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, sich auf die Bedingung bezieht, daß die Aufladeeffizienz auf ein Verhältnis gemäß einem Motorbetriebszustand eingestellt ist.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Bedingung, daß die Aufladeeffizienz gleich dem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist, sich auf die Bedingung ohne Aufladen durch den durch Abgas angetriebenen Turbolader bezieht.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit eine Motorsteuerungsvariable S0 berechnet, die die Vergleichsausdrücke erfüllt: S0 = S2 + (S1 – S2)·α·K K = (P0 – P2)/(P1 – P2)wobei es sich bei "P1" und "S1" jeweils um den Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung handelt, daß die Aufladeeffizienz gleich dem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, "P2" und "S2" der Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable jeweils unter der Bedingung sind, daß die Aufladeeffizienz gleich dem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist, "P0" der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert ist, "S0" die Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung ist, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet, und "α" ein vorbestimmter Faktor ist.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinheit eine Motorsteuerungsvariable S0 berechnet, die den Vergleichsausdruck erfüllt: (P0 – P2)/(P1 – P2) = (S0 – S2)/(S1 – S2) wobei es sich bei "P1" und "S1" jeweils um den Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung handelt, daß die Aufladeeffizienz gleich dem ersten vorbestimmten Verhältnis ist, "P2" und "S2" der Ansaugluftdruck-Indexwert und die Motorsteuerungsvariable jeweils unter der Bedingung sind, daß die Aufladeeffizienz gleich dem zweiten vorbestimmten Verhältnis ist, "P0" der Ist-Ansaugluftdruck-Indexwert ist, "S0" die Motorsteuerungsvariable unter der Bedingung ist, daß der Verbrennungsmotor sich in dem vorübergehenden Betriebszustand befindet.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, die ferner einen Kraftstoffeinspritzmechanismus aufweist, der einen Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil einspritzt, das mit einer Sammelleitung verbunden ist, während ein Kraftstoffdruck in der Sammelleitung angepaßt wird, wobei es sich bei die Motorsteuerungsvariable um den Kraftstoffdruck handelt.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, die ferner einen Kraftstoffeinspritzmechanismus aufweist, der eine Kraftstoffeinspritzung ausführt, die in eine Haupteinspritzung und ein ihre vorhergehende Piloteinspritzung unterteilt ist, wobei die Motorsteuerungsvariable ein Intervall ist, bei dem die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung ausgeführt werden.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, die ferner einen Kraftstoffeinspritzmechanismus aufweist, der eine Kraftstoffeinspritzung ausführt, die in eine Haupteinspritzung und eine ihre vorhergehende Piloteinspritzung unterteilt ist, wobei die Motorsteuerungsvariable eine Kraftstoffeinspritzmenge bei der Piloteinspritzung ist.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Motorsteuerungsvariable ein Kraftstoffeinspritz-Steuerzeitpunkt des Verbrennungsmotors ist.
Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, die ferner einen Abgasrückführungsmechanismus aufweist, der ein Abgas in einem Motorabgaskrümmer zu einem Motoransaugkrümmer rückführt, während die Abgasmenge angepaßt wird, wobei die Motorsteuerungsvariable eine Menge des rückgeführten Abgases ist.