DE4480339B4 - Regelungsvorrichtung und Regelungsverfahren für Magerverbrennungsmotor - Google Patents

Regelungsvorrichtung und Regelungsverfahren für Magerverbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Regelungsvorrichtung für einen Magenverbrennungsmotor (501) bei welchem ein Wert eines Luftkraftstoffverhältnisses graduell verändert wird, in einer Weise, welche einer Änderung folgt, welche mit einer Verzögerung auftritt, bei einer Einlassluftmenge zum Zeitpunkt des Schattens von einem Kraftstoff-fetten Betrieb zu Kraftstoff-magerem Betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass:
eine Lastzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lastzustandes eines Motors (501) vorgesehen ist;
eine Ansaugluftmengeneinstelleinrichtung (701) zum Einstellen einer Ansaugluftmenge, welche dem Motor (501) zugeführt wird; und
eine Steuereinrichtung (525, 526) zum Steuern der Ansaugluftmengeneinstelleinrichtung gemäß dem Motorlastzustand, welcher von der Lastzustandserfassungseinrichtung erfasst wird, um zu bewirken, dass eine Änderung des Lastzustandes, welcher eine Differenz zwischen dem Ausgangsdrehmomenten des Motors (501) vor und nach dem Umschalten erlaubt, verringert oder beseitigt werden kann, wenn das Umschalten vom Betrieb mit einem ersten Luftkraftstoffverhältnis, das gleich einem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis eingestellt wird oder auf einer Kraftstoff-fetten Seite bezüglich diesem liegt, in einen Betrieb mit einem zweiten Luftkraftstoffverhältnis durchgeführt wird, welches auf der Kraftstoff-mageren Seite bezüglich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses eingestellt ist, wobei die Ansaugluftmengeneinstelleinrichtung (701) ein Steuerventil für die Ansaugströmungsrate aufweist, das in einer Ansaugleitung (503) voresehen ist, um die Ansaugluft in eine Verbren nungskammer (502) des Motors (501) einzuführen, und wobei die Regelungsvorrichtung ferner aufweist:
eine Kraftstoffzufuhreinrichtung (711) zum Zuführen von Kraftstoff zum Motor (501), . . .

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung und ein Regelungsverfahren für einen Magerverbrennungsmotor.
  • Stand der Technik
  • Um den Kraftstoffverbrauch oder die Abgascharakteristik eines Verbrennungsmotors zu verbessern, ist es bekannt, das Luftkraftstoffverhältnis einer dem Motor zugeführten Mischung auf ein Luftkraftstoffverhältnis zu regeln, das auf der mageren Seite hinsichtlich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses liegt, um einen mageren Betrieb des Motors (Magerverbrennungsbetrieb) auszuführen. Um zu verhindern, daß die Motorleistung im Beschleunigungsbetriebsbereich und ähnlichem unzureichend wird, wird bei der Luftkraftstoffverhältnisregelung dieser Art das Luftkraftstoffverhältnis auf einen Wert geregelt, der nahe dem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis im Beschleunigungsbetriebsbereich und ähnlichem liegt, um den stöchiometrischen Betrieb (in breitem Sinn: fetter Betrieb) des Motors zu bewirken. Wird beispielsweise das Treten auf das Gaspedal beendet, so daß der Betriebszustand vom Beschleunigungsbetriebsbereich während des Lauf eines Fahrzeugs abweicht, an dem ein in der oben beschriebenen Weise geregelter Motor befestigt ist, so wird nur die Kraftstoffmenge verringert, um das Umschalten vom fetten Betrieb in den mageren Betrieb zu ermöglichen. In diesem Fall wird die Motorleistung schnell verringert und verursacht einen Stoß, wodurch die Fahreigenschaft (drivability) des Fahrzeugs verschlechtert wird.
  • Um dies zu vermeiden, ist in der japanischen Patentanmeldung KOKAI Nr. H5-187295 , wiedergegeben in der Zusammenfassung JP 0005187295 AA , die zu dem der auch später noch erwähnten EP 0 549 810 A1 (zur Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 herangezogen) entspricht, eine Luftkraftstoffverhältnisregelungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die nur die Ansaugluftmenge ändert, wobei die Zufuhrmenge an Kraftstoff zum Motor nicht geändert wird, um die Motorleistung zu der Zeit konstant zu halten, wenn vom fetten Betrieb zum mageren Betrieb geschaltet wird.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung, die den fetten Betrieb in einem besonderen Betriebszustand des Motors durchführt und den mageren Betrieb im anderen Zustand ausführt, weist zwei Bypass-Kanäle auf, welche das Drosselventil umgehen. In einem der Bypass-Kanäle ist ein Leerlaufgeschwindigkeitssteuerventil (ISC) vorgesehen, und im anderen Bypass-Kanal ist ein auf Vakuum ansprechendes Ventil vorgesehen. Im Magerbetrieb wird ein Bypass-Ventil geöffnet, das in einer Steuerdruckleitung vorgesehen ist, welche einen Drosselventilhalteabschnitt der Ansaugleitung mit der Steuerkammer des auf Vakuum ansprechenden Ventils verbindet, so daß Bypass-Luft mit einer Menge, die für den Negativdruck in der Ansaugleitung und damit für den Motorlaufzustand geeignet ist, zum Motor über die Bypass-Leitung geleitet wird, die auf der Seite des auf Vakuum ansprechenden Ventils angeordnet ist. Ferner wird eine Sollmenge an Ansaugluft auf der Kraftstoffmagerseite gemäß dem Öffnungsgrad des Drosselventils berechnet, und der Öffnungsgrad des ISC-Ventils wird gemäß einer Abweichung zwischen der Sollansauglauftmenge und einer tatsächlichen Ansaugluftmenge gesteuert, so daß die Sollansaugluftmenge dem Motor zugeführt werden kann.
  • Gemäß der vorgeschlagenen Vorrichtung kann eine Fluktuation im Motorausgangsdrehmoment zur Zeit des Umschaltens zwischen dem fetten Betrieb und dem mageren Betrieb auf ein relativ kleines Maß unterdrückt werden. Da jedoch die Ansauglaufmengensteuerung der vorgeschlagenen Vorrichtung auf der Steuerung des Öffnungsgrads des auf Vakuum ansprechenden Ventils gemäß dem Ansaugnegativdruck im Drosselventilhaltebereich der Ansaugleitung basiert, besteht eine Grenze beim Optimieren der Ansaugluftmengensteuerung oder beim Unterdrücken einer Fluktuation des Drehmoments während des Umschaltens der Laufzustände.
  • Dies bedeutet, daß dann, wenn das Umschalten in dem mageren Betrieb in einem Luftkraftstoffverhältnisbetrieb durchgeführt wird, wo der Kraftstoffverbrauch klein und eine Erzeugungsmenge an Stickstoffoxid klein ist, wird die Bypass-Luftmenge ungenügend, um das Drehmoment zu verringern, oder die Bypass-Luft wird zu groß, um den Motor zu beschleunigen. Um dies zu vermeiden, erhöht sich dann, wenn das Luftkraftstoffverhältnis nahe dem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis eingestellt wird, um der Verringerung des Drehmoments Rechnung zu tragen, die Erzeugungsmenge an Stickstoffoxid, und der Kraftstoffverbrauch wird groß.
  • Wie in 1 gezeigt, kann eine erforderliche Menge an Bypass-Luft beispielsweise von der volumentrischen Wirksamkeit und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit hergeleitet werden. Nach dem Wissen der vorliegenden Erfinder wird die Bypass-Luft bei der tatsächlichen Bypass-Luftsteuerung in einem Betriebsbereich auf der Seite mit niedriger Umdrehungsgeschwindigkeit oder auf der Seite mit hoher volumetrischer Wirksamkeit ungenügend, und die Bypass-Luft wird in einem Betriebsbereich auf der Seite der hohen Umdrehungsgeschwindig keit oder der Seite mit niedrigem volumetrischem Wirkungsgrad übermäßig viel.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung, die ein Luftbypassventil (ABV) verwendet, das aus einem Bypass-Ventil und einem auf Vakuum ansprechenden Ventil besteht, hat als eine die Mischung magermachende Luftzuführungsvorrichtung die Vorteile, daß eine Fluktuation des Motorausgangsdrehmoments zur Zeit des Umschaltens zwischen dem stöchiometrischen Betrieb und dem mageren Betrieb verringert werden kann, und daß das Umschalten innerhalb einer kurzen Zeitdauer durchgeführt werden kann. 2 zeigt beispielhaft Veränderungen der Ansaugluftmenge, des Zündzeitpunkts, des Luftkraftstoffverhältnisses (A/F) und des Motorausgangsdrehmoments, mit Verstreichen der Zeit zur Zeit des Umschaltens vom stöchiometrischen Betrieb in den mageren Betrieb in einem Fall, wo die Zündzeitpunktsteuerung in die vorgeschlagene Vorrichtung eingeführt ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, erhöht sich die Ansaugluftmenge mit der Verzögerung erster Ordnung, wenn sich das ISC-Öffnungsmaß erhöht. Ferner ist die Fluktuation des Drehmoments zur Zeit des Umschaltens vom stöchiometrischen Betrieb in den mageren Betrieb klein.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung hat die vorerwähnten Vorteile, erfordert jedoch eine Hilfseinrichtung wie ein ISC-Ventil, um die Menge an Bypass-Luft genau zu messen, die erforderlich ist, um das Drehmoment zur Zeit des mageren Betriebs und das Drehmoment zur Zeit des stöchiometrischen Betriebs auf dem gleichen Niveau zu halten. Dies führt zu einem komplizierten Vorrichtungsaufbau.
  • Um den Vorrichtungsaufbau zu vereinfachen, könnte daran gedacht werden, das Luftbypassventil von der vorgeschlagenen Vorrichtung zu entfernen und die Bypass-Luft durch Verwendung lediglich des ISC-Ventils zuzuführen. In diesem Fall fällt jedoch, da die Reaktion der Ansaugluftmenge auf eine Änderung des ISC-Ventilöffnungsmaßes langsam ist, das Motorausgangsdrehmoment schnell zur Zeit des Umschaltens zwischen dem mageren Betrieb und dem stöchiometrischen Betrieb ab, wie durch die durchgezogene Linie in 3 angedeutet ist, so daß ein Stoß auftritt. Ferner wird, wenn das Luftkraftstoffverhältnis in Richtung zur mageren Seite zum Erhöhen der Ansaugluftmenge verändert wird, wie durch die unterbrochenen Linien in 3 angegeben, ein Abfall des Drehmoments klein, die abgegebene Menge an Stickstoffoxid wird jedoch erhöht, da der Motor eine lange Zeit im Luftkraftstoffverhältnisbetrieb betrieben wird, wo eine Erzeugungsmenge an Stickstoffoxid groß ist.
  • Bei der Betriebssteuerung für einen typischen Verbrennungsmotor mit Magerverbrennung (Magerverbrennungsmotor) wird eine Bestimmung des Umschaltens durchgeführt, und der Motorbetriebszustand wird zwischen dem stöchiometrischen Zustand und dem mageren Zustand auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung in der erforderlichen Weise umgeschaltet. Zur Zeit des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb, wo das Luftkraftstoffverhältnis auf einem Wert auf der Kraftstoffmagerseite hinsichtlich dem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis eingestellt wird, wird die Steuerung des Umschaltens vom stöchiometrischen Zustand zum mageren Zustand ausgeführt, wie in 4A gezeigt. Bei der Umschaltsteuerung wird das Soll-luftkraftstoffverhältnis vom Solluftkraftstoffverhältnis im stöchiometrischen Betriebszustand zu demjenigen im mageren Betriebszustand verändert, wie in 4B gezeigt. Im allgemeinen wird im mageren Betriebszustand das Luftkraftstoffverhältnis auf einen größten erlaubten Wert eingestellt (beispielsweise einem Wert in der Nähe einer Grenze (magere Grenze), unter dem eine stabile Verbrennung erreicht werden kann), wodurch eine Mischung so mager wie möglich eingestellt wird, um den Kraftstoffverbrauch bedeutend zu verbessern und die Abgabemenge an NOx zu verringern.
  • Um den Magerverbrennungsbetrieb auszuführen, wird die die Mischung abmagernde Luft in den Verbrennungsmotor eingeführt. Beispielsweise wird, wie in der japanischen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnr. H4-265437 beschrieben wird, die die Mischung abmagernde Luft eingeführt, indem ein Luftbypassventil (ABV) um einen voreingestellten Betrag geöffnet wird, wobei das ABV-Ventil in der Bypass-Leitung angeordnet ist, die zum Umgehen des Drosselventils in der Ansaugleitung vorgesehen ist. Die Menge an einzuführender, die Mischung abmagernder Luft wird durch Steuern des Bypass-Ventilöffnungsgrads gesteuert, um das Auftreten eines Verlangsamungsstoßes zu verhindern.
  • Die Reaktion (Änderung des Öffnungsgrads) des Luftbypassventils ist jedoch, wie in 5 gezeigt, von der Totzeit und der Verzögerung erster Ordnung begleitet. Weiterhin ändert sich die Ansaugluftmenge mit der Verzögerung erster Ordnung in Reaktion auf eine Änderung des Luftbypassventilöffnungsgrads, welche die oben erwähnte Verzögerung aufweist. Infolge der Ansaugverzögerung erhöht sich die Ansaugluftmenge nicht schnell unmittelbar nach dem Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb. Die volumetrische Wirksamkeit Ev erhöht sich daher nicht ausreichend (6A).
  • Aus diesem Grund wird dann, wenn eine für die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge verwendeter, die Mischung abmagernder Koeffizient KA/F abfallend verändert wird, wie in 6B gezeigt, um das Solluftkraftstoffverhältnis zur Zeit des Um schaltens in den Magerverbrennungsbetrieb zu erhöhen, eine Korrektur der Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt, bevor eine Korrektur der Erhöhung der Ansaugluftmenge ausgeführt wird. Auf diese Weise wird die Mischung sehr stark abgemagert. In diesem Fall wird eine Lastzellenausgabe, welche das Motorausgangsdrehmoment repräsentiert, sehr schnell nach dem Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb reduziert, und steigt dann an (6C). Dies bedeutet, daß eine Mulde in der Lastzellenausgabe erscheint. Die Mulde repräsentiert einen Verlangsamungsstoß, der durch die nicht ausreichende Ansaugluftmenge verursacht wird (Ansaugverzögerung). Tritt ein derartiger Verlangsamungsstoß auf, wird das Fahrgefühl verschlechtert. Ferner tritt, wenn das Luftkraftstoffverhältnis der Mischung die magere Grenze durch die Ansaugverzögerung überschreitet, ein Zündausfall im Motor auf, und die Motorleistung wird rapide verringert, so daß das Fahrzeugfahrgefühl weiter verschlechtert wird.
  • Das Ausmaß der Ansaugverzögerung ändert sich in Abhängigkeit der Motorumdrehungsgeschwindigkeit. Dies bedeutet, daß in einem Motor mit einer Ansaugluftmengencharakteristik, die beispielsweise in 5 gezeigt ist, eine Zeitperiode, die für die Ansaugluftmenge zum Erreichen von 85% des Sollwertes von dem Moment an erforderlich ist, wenn die Steuerung zum Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb gestartet wird, ungefähr 0,83 Sekunden bei einer Motorumdrehungsgeschwindigkeit von 1000 U/min ist, ungefähr 0,56 Sekunden bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 2000 U/min ist, und ungefähr 0,47 Sekunden bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 3000 U/min ist. Daher tritt im Motor mit der obigen Ansaugluftmengencharakteristik dann, wenn die die Mischung abmagernde Luft auf der Basis des gleichen Musters (beispielsweise im gleichen Umschaltbestimmungsintervall) unabhängig von der Motorumdre hungsgeschwindigkeit eingeführt wird, eine Verzögerung im Betrieb bei der anwachsenden Korrektur der Ansaugluftmenge zur Zeit des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb auf, und es tritt insbesondere in einem Bereich mit hoher Motorumdrehungsgeschwindigkeit ein verschlechtertes Fahrgefühl auf.
  • In der EP 0 549 810 A1 ist eine Regelungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart. Diese Druckschrift versäumt es, konkret ein Verfahren zu offenbaren, welches das Luftkraftstoffverhältnis steuert, um einer Verzögerung im Anwachsen einer Einlaßluftmenge zu entsprechen. Somit ist es im Stand der Technik unmöglich, eine Steuerung in einer Weise auszuführen, welche der Änderung in der aktuellen Einlaßluftmenge folgt, wenn ein Umschalten zur Magerverbrennung gemacht wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder ein Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine graphische Darstellung, welche die erforderliche Bypass-Luftströmungsrate, die den Bereich mit unzureichender Bypassluft und den Überschußbereich als Funktion der volumetrischen Wirksamkeit und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit zeigt;
  • 2 ist eine graphische Darstellung, die beispielhaft Änderungen der Ansaugluftmenge, des Zündzeitpunkts, des Luftkraftstoffverhältnisses und des Motorausgangsdrehmoments mit Ablauf der Zeit zu der Zeit des Umschaltens vom stöchiometrischen Betrieb in den mageren Betrieb in einem Fall zeigt, wo eine Zündzeitpunktsteuerung in eine übliche Vorrichtung eingeführt ist;
  • 3 ist eine graphische Darstellung ähnlich zur graphischen Darstellung von 2, die beispielhaft Änderungen der Ansaugluftmenge und andere Merkmale mit Ablauf der Zeit in einem Fall zeigt, wo die Bypassluft nur durch Verwendung des ISC-Ventils in der üblichen Vorrichtung gemäß 2 zugeführt wird;
  • 4 ist eine graphische Darstellung einer Luftkraftstoffverhältnissteuercharakteristik, wobei 4A ein Umschalten vom stöchiometrischen Zustand in den Magerzustand und 4B eine Änderung des Solluftkraftstoffverhältnisses zeigt;
  • 5 ist eine graphische Darstellung einer Luftkraftstoffverhältnissteuercharakteristik;
  • 6 ist eine graphische Darstellung einer Luftkraftstoffverhältnissteuercharakteristik, wobei 6A eine Änderung der volumetrischen Wirksamkeit bei Ablauf der Zeit zeigt, 6B eine Änderung des Magerkoeffizienten, der zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet wird, bei Ablauf der Zeit, und 6C eine Änderung der Lastzellenausgabe bei Ablauf der Zeit;
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer Regelungsvor-richtung gemäß einer ersten Ausführungsform des Stands der Technik zusammen mit Peripherieelementen;
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das entsprechende funktionelle Abschnitte einer in 7 gezeigten elektronischen Steuereinheit (ECU) zeigt, die sich auf die Bypass-Luftsteuerung beziehen;
  • 9 ist eine graphische Darstellung eines fetten Feedback-Betriebsbereichs, eines mageren Feedback-Betriebsbereichs und eines Kraftstoffabschnittbetriebsbereichs des Motors als Funktion der Motorlast und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit;
  • 10 ist ein Flußdiagramm einer Bypass-Luftsteuerroutine, die von der in den 7 und 8 gezeigten elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird;
  • 11 ist eine schematische Teildarstellung einer Regelungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform des Stands der Technik zusammen mit Peripherieelementen;
  • 12 ist ein Blockdiagramm, das entsprechende funktionelle Abschnitte der in 11 gezeigten elektronischen Steuereinheit (ECU) zeigt, die sich auf die Bypass-Luftsteuerung beziehen;
  • 13 ist ein Flußdiagramm einer Bypass-Luftsteuerroutine, die von der in den 11 und 12 gezeigten elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird;
  • 14 ist eine schematische Teildarstellung einer Rege-lungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform des Stands der Technik zusammen mit Peripherieelementen;
  • 15 ist ein Blockdiagramm, das entsprechende funktionelle Abschnitte der in 11 gezeigten elektronischen Steuereinheit (ECU) zeigt, die sich auf die Bypass-Luftsteuerung beziehen;
  • 16 ist ein Flußdiagramm einer Bypass-Luftsteuerroutine, die von der in den 13 und 14 gezeigten elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird;
  • 17 ist eine schematische Teildarstellung, die eine Modifikation des in den 11 und 14 gezeigten Luftbypassventils zeigt;
  • 18 ist eine schematische Teildarstellung einer Regelungsvorrichtung zum Durchführen eines Regelungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform des Stands der Technik zusammen mit Peripherieelementen;
  • 19 ist ein Flußdiagramm einer Motorbetriebssteuerroutine im Steuerverfahren, das von der in 18 gezeigten elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird;
  • 20 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil des Steuerverfahrens in einer Umschaltsteuerung in der in 19 gezeigten Motorbetriebssteuerroutine zeigt;
  • 21 ist ein Flußdiagramm, das den Steuervorgang in der Umschaltsteuerung zeigt, der dem in 20 gezeigten Steuervorgang folgt;
  • 22 ist ein Flußdiagramm, das den Steuervorgang in der Umschaltsteuerung zeigt, der dem in 21 gezeigten Steuervorgang folgt;
  • 23 ist ein Flußdiagramm, das den Steuervorgang in der Umschaltsteuerung zeigt, der dem in 22 gezeigten Steuervorgang folgt;
  • 24 ist eine graphische Darstellung, die beispielhaft Änderungen des Öffnungsgrades des ISC-Ventils, der Ansaugluftmenge des Zündzeitpunkts, des Luftkraftstoffverhältnisses und des Motorausgangsdrehmoments bei Ablauf der Zeit vor und nach der Umschaltsteuerung in einem Regelungsverfahren gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
  • 25 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil des Steuervorgangs bei der Umschaltsteuerung im Regelungsverfahren gemäß einer fünften Ausführungsform des Stands der Technik zeigt;
  • 26 ist ein Flußdiagramm, das den Steuervorgang in der Umschaltsteuerung zeigt, der dem in 25 gezeigten Steuervorgang folgt;
  • 27 ist ein Flußdiagramm, das den Steuervorgang in der Umschaltsteuerung zeigt, der dem in 26 gezeigten Steuervorgang folgt;
  • 28 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Luftkraftstoffverhältnisregelungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 29 ist eine Darstellung des gesamten Aufbaus eines Motorsystems, an dem die in 28 gezeigte Regelungsvorrichtung montiert ist;
  • 30 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems des in 29 gezeigten Motorsystems;
  • Fig. 31 ist ein Flußdiagramm des Steuervorgangs, das im ersten Steuermodus von der in 28 gezeigten Steuervorrichtung ausgeführt wird;
  • 32 ist eine graphische Darstellung eines ersten Steuermodus;
  • 33 ist ein Flußdiagramm des Steuervorgangs, der in einem zweiten Steuermodus von der Regelungsvorrichtung ausgeführt wird;
  • 34 ist eine graphische Darstellung des zweiten Steuermodus;
  • 35 ist eine Flußdiagramm des Steuervorgangs, der in einem dritten Steuervorgang von der Regelungsvorrichtung ausgeführt wird;
  • 36 ist ein Flußdiagramm des Steuervorgangs, der in einem vierten Steuermodus von der Regelungsvorrichtung ausgeführt wird;
  • 37 ist eine graphische Darstellung des vierten Steuermodus;
  • 38 ist ein Flußdiagramm, das dem Steuervorgang zeigt, der in einem fünften Steuermodus von der Regelungsvorrichtung ausgeführt wird;
  • 39 ist eine graphische Darstellung des fünften Steuermodus;
  • 40 ist eine graphische Darstellung des fünften Steuermodus;
  • 41 ist ein Flußdiagramm, das den Steuervorgang zeigt, der in einem sechsten Steuermodus von der Regelungsvorrichtung ausgeführt wird; und
  • 42 ist eine graphische Darstellung einer Luftkraftstoffverhältnissteuercharakteristik.
  • Ausführungsform des Stands der Technik
  • Wie aus 7 ersichtlich, ist ein Ansaugkrümmer 2a mit den entsprechenden Zylindern eines Motorverbrennungsmotors 1 ver-bunden, elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile 3 sind für die entsprechenden Zylinder angeordnet, und Kraftstoff mit konstantem Druck wird von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffpumpe zu jedem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil 3 über ein (nicht gezeigten) Kraftstoffdruckregler geleitet. Ferner ist ein Ansaugrohr 2b, das mit dem Ansaugkrümmer 2a zusammenwirkt, um eine Ansaugleitung 2 zu bilden, mit dem Ansaugkrümmer 2a über einen Ausgleichsbehälter 2c verbunden. Eine Luftreinigungseinrichtung 4 ist am äußeren Ende des Ansaugrohrs 2b angeordnet, und ein Drosselbetrieb 5 ist in einem Zwischenbereich des Ansaugrohrs 2b angeordnet. Eine (nicht gezeigte) Zündkerze, die an jedem Zylinder des Motors 1 befestigt ist, ist mit einer (nicht gezeigten) Zündeinrichtung über einen (nicht gezeigten) Verteiler verbunden. Eine Hochspannung, die in der Sekundärspule zur Zeit des Abschneidens der Stromzuführung zur Primärspule der Zündeinrichtung erzeugt wird, bewirkt, daß die Zündkerze einen Funken abgibt und die Mischung im Zylinder des Motors zündet.
  • Die Regelungsvorrichtung der ersten Ausführungsform des Stands der Technik weist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10 auf, die als Steuereinrichtung oder ähnliches bei der Bypass-Luftsteuerung wirkt, die später beschrieben wird. Die Steuereinheit 10 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit auf, eine Speichereinrichtung mit einem nicht flüchtigen Batterie-Backup-RAM zum Speichern verschiedener Steuerprogramme und ähnliches, eine Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung und ähnliches (nicht gezeigt).
  • Die Regelungsvorrichtung weist ferner ein ISC-Ventil 30 auf, das als Bypass-Luftventil in einer Bypass-Leitung 20 angeordnet ist, die im Ansaugrohr 2b vorgesehen ist, um das Drosselventil 5 zu umgehen. Das ISC-Ventil 30, das mit der Steuereinheit 10 zusammenwirkt, um eine Luftmengeneinstelleinrichtung zu bilden, und die ebenso als Leerlaufgeschwindigkeitssteuerventil wirkt, weist einen Ventilkörper 31 auf, um die Luftzufuhr zum Motor 1 über die Bypass-Leitung 20 durch Öffnen und Schließen der Bypass-Leitung zu ermöglichen und zu verhindern, und einen Schrittmotor (Impulsmotor) 32 zum Steuern des Ventilkörpers, um diesen zu öffnen und zu schließen. Der Impulsmotor 32 ist mit der Ausgangsseite des Motors 10 zusammen mit dem Kraftstoffeinspritzventil 3 und der Zündeinrichtung verbunden.
  • Ferner weist die Regelungsvorrichtung verschiedene Sensoren auf, die als Motorbetriebsparameter-Erfassungseinrichtung dienen. Beispielsweise umfassen die Sensoren einen Luftstromsensor 41, der auf der Seite der Ansaugleitung 2 angeordnet ist, um eine Ansaugluftmenge auf der Basis einer Karman-Wirbelinformation zu erfassen; einen Potentiometer-Drosselsensor 42, der am Drosselventil 5 angeordnet ist, um den Drosselöffnungsgrad zu erfassen; einen O2-Sensor 43, der auf der Seite des Auspuffs 9 des Motors 1 angeordnet ist, um die Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas zu erfassen; einen Wassertemperatursensor 44 zum Erfassen der Temperatur des Motorkühlwassers; einen Kurbelwinkelsensor 45, der am Verteiler angeordnet ist, um ein Impulssignal (TDC-Signal) jedes Mal auszugeben, wenn eine vorbestimmte Kurbelwinkelposition, beispielsweise der obere Totpunkt erfaßt wird; einen Zylinderunterscheidungssensor 46 zum Erfassen, daß ein besonderer Zylinder, beispielsweise der erste Zylinder, in einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition ist; und einen Drucksensor 47, der am Ausgleichsbehälter 2c befestigt ist, um den Negativdruck im Ansaugrohr auf der stromabwärts liegenden Seite hinsichtlich des Drosselventils 5 zu erfassen. Diese Sensoren sind mit der Eingangsseite der elektronischen Steuereinheit 10 verbunden.
  • Die elektronische Steuereinheit 10 berechnet die Motorumdrehungsgeschwindigkeit von der Hubperiode des Motors, die auf der Basis des Erzeugungsintervalls des TDC-Signals erfaßt wird, das vom Kurbelwinkelsensor 45 für jede 180° des Kurbelwinkels geliefert wird, und bestimmt einen Zylinder für die nächste Zündung/Kraftstoffzuführung auf der Basis einer Ausgabe vom Zylinderunterscheidungssensor 46 und einem vorbestimmten Zündungs/Kraftstoffzuführungsbefehl der Zylinder des Motors.
  • Ferner bestimmt die elektronische Steuereinheit 10 den Motorbetriebsbereich auf der Basis von Ausgaben der verschiedenen Sensoren, berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Motorbetriebsbereich, d. h. eine Öffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 3, und einen optimalen Zündzeitpunkt, liefert ein Betriebssignal entsprechend der berechneten Öffnungszeitdauer zu jedem Kraftstoffeinspritzventil 3, um hierdurch jedem Zylinder eine gewünschte Kraftstoffmenge zuzuführen, und liefert ein Betriebssignal entsprechend dem berechneten Zündzeitpunkt vom Betriebsumschaltkreis zur Zündeinrichtung, um hierdurch die Mischung zu zünden. Wie beispielhaft in 9 gezeigt, ist der gesamte Betriebsbereich des Motors in einen fetten Betriebsbereich, einen mageren Feedback-Betriebsbereich III und einen Kraftstoffabschnittbetriebsbereich IV entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der Motorlast, wie beispielsweise dem Drosselöffnungsgrad, unterteilt. Der fette Betriebsbereich ist ferner in den fetten Feedback-Betriebsbereich I und dem stöchiometrischen Feedback-Betriebsbereich II unterteilt. In der Zeichnung gibt das Symbol WOT die volle Öffnung des Drosselventils an.
  • Mit dem obigen Aufbau bestimmt die elektronische Steuereinheit 10 den vorhandenen Motorbetriebsbereich auf der Basis des Motorlastparameters, beispielsweise einer Ausgabe des Drosselsensors 42, und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne, die aus der Erzeugungsperiode einer Ausgabe des Kurbelwellensensors 45 berechnet wird.
  • Ferner berechnet die elektronische Steuereinheit 10 die Ventilöffnungszeitperiode Tinj des Kraftstoffeinspritzventils 3 gemäß der folgenden Gleichung.
    Tinj = (A/N ÷ λ) ⋅ K1 ⋅ K2 + T0,
    wobei A/N eine Ansaugluftmenge für jeden Ansaughub ist, die von der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der Karman-Wirbelfrequenz hergeleitet wird, die vom Luftstromsensor 41 erfaßt wird. λ ist ein Solluftkraftstoffverhältnis und wird im stöchiometrischen Feedback-Betriebsbereich auf das theoretische Luftkraftstoffverhältnis oder den ungefähren Wert hiervon eingestellt (beispielsweise Luftkraftstoffverhältnis 14, 7), im fetten Feedback-Betriebsbereich auf einen Wert auf der Kraftstoff-fetten Seite bezüglich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses, und im mageren Feedback-Betriebsbereich auf einen Wert auf der Kraftstoff-mageren Seite bezüglich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses. K1 gibt einen Koeffizienten zum Umwandeln der Kraftstoffströmungsrate in eine Ventilöffnungszeitperiode an. K2, der ein Korrekturkoeffizientwert ist, der gemäß verschiedenen Parametern eingestellt wird, welche den Motorbetriebszustand repräsentieren, wird beispielsweise gemäß der Motorwassertemperatur TW , die vom Motorwassertemperatursensor 44 erfaßt wird, der Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas, die vom O2-Sensor 43 erfaßt wird, und ähnlichem eingestellt. T0 ist ein Korrekturwert, der entsprechend der Batteriespannung und ähnlichem eingestellt wird, die von einem nicht gezeigten Batteriesensor erfaßt wird.
  • Die elektronische Steuereinheit 10 liefert ein Betriebssignal entsprechend der Ventilöffnungszeitperiode Tinj zum Kraftstoffeinspritzventil 3 entsprechend dem Zylinder, zu dem im gegenwärtigen Zyklus Kraftstoff zuzuführen ist, um hierbei den Zylinder mit einer Kraftstoffmenge zu versorgen, die der Ventilöffnungszeitperiode Tinj entspricht.
  • Bezüglich der Bypass-Rücksteuerung hat die elektronische Steuereinheit 10 in funktioneller Weise verschiedene funktionelle Abschnitte, die in 8 gezeigt sind.
  • Die elektronische Steuereinheit 10 weist einen Motorumdrehungsgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 11 zum Berechnen der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne auf der Basis einer Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 45 auf; einen Basisöffnungsgradeinstellabschnitt 12 zum Ableiten eines Basisöffnungsgrads D0 des ISC-Ventils 30 auf der Basis der Ausgabe Ne des Berechnungsabschnitts und einer Ausgabe TPS des Drosselsensors 42; und einen Sollansaugdruckeinstellabschnitt 30 zum Ableiten eines Sollansaugkrümmerdruck P0 zur Zeit des Magerbetriebs gemäß der Ausgabe Ne des Motorumdrehungsgeschwindigkeitsberechnungsabschnitts und der Ausgabe TPS des Drosselsensors. In einem Subtraktionsabschnitt 14 wird die Ausgabe PB des Drucksensors 47 von der Ausgabe P0 des Sollansaugdruckeinstellabschnitts subtrahiert. In einem Öffnungskorrekturabschnitt 15 wird ein Öffnungsgradkorrekturbetrag D1 entsprechend der Ausgabe des Subtraktionsabschnitts 14 abgeleitet. Die Ausgabe D0 des Sollansaugdruckeinstellabschnitts und die Ausgabe D1 des Öffnungsgradkorrekturabschnitts werden zusammen in einem Additionsabschnitt 16 addiert, und eine Additionsabschnittsausgabe, welche das Sollöffnungsausmaß des ISC-Ventils angibt, wird einem Ventilsteuerabschnitt 17 zugeführt.
  • Der Ventilsteuerabschnitt 17 bestimmt eine Steuerimpulsanzahl N und eine ISC-Ventilbetätigungsrichtung auf der Basis des Sollöffnungsgrads D0 + D1 des ISC-Ventils und dem gegenwärtigen Öffnungsgrad des ISC-Ventils, der in einem (nicht gezeigten) Register gespeichert ist, das beispielsweise in der elektronischen Steuereinheit 10 enthalten ist, und liefert Ausgangsimpulse einer Zahl, die gleich der Steuerschrittzahl N ist, zu entsprechenden Phasenmagnetpolen (nicht gezeigt) eines Schrittmotors 32 für das ISC-Ventil 30 in einer Phasenordnung, die der Ventilbetätigungsrichtung entspricht. Infolgedessen wird der Öffnungsgrad des ISC-Ventils 30 auf das Sollöffnungsmaß D0 + D1 gesteuert.
  • Im folgenden wird die Bypass-Luftsteuerungsbetätigung der in den 7 und 8 gezeigten Regelungsvorrichtung erläutert.
  • Während des Betriebs des Motors 1 führt die elektronische Steuereinheit 10 die in 10 gezeigte Bypass-Luftsteuerroutine in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus aus.
  • In der Steuerroutine liest die Steuereinheit 10 eine Ausgabe von einem Wassertemperatursensor 44 und bestimmt, ob die Motorkühlwassertemperatur, die durch die Sensorausgabe repräsentiert wird, eine vorbestimmte Feedback-Startwassertemperatur überschreitet (Schritt S1). Ist das Ergebnis der Bestimmung „JA" liest die Steuereinheit 10 die Ausgabe des Drosselsensors 42 und des Kurbelwinkelsensors 45, und bestimmt, ob der Motor 1 im mageren Feedback-Betriebsbereich betrieben wird, d. h. ob eine die Mischung abmagernde Bedingung gegeben ist, auf der Basis der Drosselsensorausgabe TPS und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne, die aus der Erzeugungsperiode der Kurbelwinkelsensorausgabe berechnet wird (Schritt S2).
  • Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S2 „JA", bestimmt die Steuereinheit 10, ob ein Systemfehler bezüglich der Regelungsvorrichtung in der nicht gezeigten Fehlerbestimmungsrou tine erfaßt wird (Schritt S3). Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", wird die Bypass-Steuerung für den Magerbetrieb gestartet, wie später beschrieben wird.
  • Wird andererseits im Schritt S1 bestimmt, daß die Motorkühlwassertemperatur die Feedback-Startwassertemperatur nicht erreicht, oder wird in Schritt S2 bestimmt, daß die die Mischung abmagernde Bedingung nicht erfüllt ist, oder wird in Schritt S3 bestimmt, daß ein Systemfehler auftritt, liefert die Steuereinheit 10 Ausgangsimpulse einer Steuerschrittzahl M, die dem gegenwärtigen Öffnungsgrad des ISC-Ventils entspricht, zum Schrittmotor 32 in einer Phasenordnung, die der Ventilschließrichtung entspricht (ist das ISC-Ventil bereits geschlossen, wird kein Steuerimpuls geliefert), so daß das ISC-Ventil 30 geschlossen wird (Schritt S4). Daraufhin ist die Ausführung der Bypass-Luftsteuerroutine im gegenwärtigen Zyklus beendet.
  • Sind die Ergebnisse der Bestimmungen in den Schritten S1 und S2 „JA" und ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S3 „NEIN", d. h. wenn beispielsweise die die Mischung abmagernde Bedingung erfüllt ist, nachdem die Feedback-Startwassertemperatur in einem Zustand erreicht ist, wo kein Systemfehler auftritt, so daß der Motor im vierten Betriebsbereich betrieben wird (fetter oder stöchiometrischer Feedback-Betriebs-bereich), wird die Bypass-Luftsteuerung für den Magerbetrieb in dieser Steuerroutine gestartet, um eine Verschiebung vom fetten Betrieb (fetter Betrieb oder stöchiometrischer Betrieb im engen Sinn) zum mageren Betrieb durchzuführen. Mittlerweile wird gleichzeitig eine Verschiebung vom Solluftkraftstoffverhältnis für den fetten Betrieb zum Solluftkraftstoffverhältnis für den mageren Betrieb in einer Steuerroutine durchgeführt, die sich auf die oben beschriebe ne Kraftstoffzufuhrsteuerung bezieht. Das Umschalten des Luftkraftstoffverhältnisses kann in einer mehrstufigen Weise durchgeführt werden.
  • Beim Start der Bypass-Luftsteuerung für den Magerbetrieb bestimmt unter Bezugnahme auf die TPS⋅Ne-D0-Zuordnung, die im Block 12 von 8 gezeigt ist, die Steuereinheit 10 das Basisöffnungsmaß D0 des ISC-Ventils 30 auf der Basis der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der Drosselsensorausgabe TPS, die beim Start des Umschaltens vom fetten Betrieb in den Magerbetrieb erfaßt und für die Bestimmung der Erfüllung/Nichterfüllung der die Mischung abmagernden Bedingung in Schritt S2 verwendet wird (Schritt S5). Da das ISC-Ventil 30 beim Start des Umschaltens in den Magerbetrieb in einem geschlossenen Zustand ist, liefert die Steuereinheit 10 Steuerimpulse einer Steuerschrittzahl N, die dem Basisöffnungsmaß D0 entspricht, zu den entsprechenden Phasenmagnetpolen des Schrittmotors 32 in einer Phasenordnung, die der Öffnungsrichtung des ISC-Ventils entspricht, um hierdurch das ISC-Ventil 30 durch das Basisöffnungsmaß D0 zu öffnen. Das Basisöffnungsmaß D0 wird als gegenwärtiges eingestelltes Ventilöffnungsmaß gespeichert (Schritt S6).
  • Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 10 unter Bezugnahme auf die TPS⋅Ne-P0-Zuordnung, die in Block 13 von 8 gezeigt ist, den Sollansaugkrümmerdruck PO für den Magerbetrieb auf der Basis der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der Drosselsensorausgabe TPS, die beim Start des Umschaltens in den Magerbetrieb erfaßt wird (Schritt S7). Die TPS⋅Ne-P0-Zuordnung wird in einer Weise eingestellt, daß derjenige Sollansaugkrümmerdruck P0 geschaffen wird, bei dem das gleiche Motorausgangsdrehmoment im Magerbetrieb wie dasjenige im Fettbetrieb beim gleichen Drosselöffnungsmaß TPS erzeugt werden kann.
  • Als nächstes liest die Steuereinheit 10 eine Ausgabe des Drucksensors 47, die den tatsächlichen Ansaugkrümmerdruck PB repräsentiert (Schritte S8), und vergleicht dann die Drucksensorausgabe PB mit dem Sollansaugkrümmerdruck P0 (Schritt S9). Ist der tatsächliche Ansaugdruck PB niedriger als der Sollansaugkrümmerdruck P0, liefert die Steuereinheit 10 Steuerimpulse einer Steuerschrittanzahl N, die dem Öffnungsmaßkorrekturbetrag D1 entspricht, der seinerseits der Druckabweichung P0-PB entspricht, zu den entsprechenden Phasenmagnetpolen des Schrittmotors 32 in einer Phasenordnung, die der Öffnungsrichtung des ISC-Ventils entspricht, um hierdurch das Öffnungsmaß des ISC-Ventils durch den Öffnungsmaßkorrekturbetrag D1 zu erhöhen (Schritt S10). Daraufhin kehrt das Steuerprogramm zu Schritt S8 zurück. Überschreitet der tatsächliche Ansaugdruck PB den Sollansaugkrümmerdruck P0, werden Steuerimpulse einer Steuerschrittanzahl ΔN zu den entsprechenden Phasenmagnetpolen des Schrittmotors 32 in einer Phasenordnung geliefert, die der Schließrichtung des ISC-Ventils entspricht, um hierdurch das Öffnungsmaß des ISC-Ventils durch den Öffnungsmaßkorrekturbetrag D1 zu verringern (Schritt S11). Anschließend kehrt das Steuerprogramm zu Schritt S8 zurück.
  • Danach werden die Schritte S8 bis S11 ausgeführt. Wird in Schritt S9 bestimmt, daß der tatsächliche Ansaugdruck PB gleich dem Sollansaugkrümmerdruck P0 wird, ist die Steuerroutine beendet.
  • Wie oben beschrieben, werden während des Umschaltens vom fetten Betrieb in den mageren Betrieb das Öffnungsmaß des ISC- Ventils und die Ansaugluftmenge derart geregelt, daß derjenige Ansaugkrümmerdruck erzeugt wird, bei dem das gleiche Drehmoment wie dasjenige im fetten Betrieb erzeugt wird. Infolgedessen kann eine Änderung im Motorausgangsdrehmoment, die andernfalls durch das Umschalten der Betriebszustände verursacht werden würden, unterdrückt werden, wodurch ein Stoß verringert und die Fahreigenschaft verbessert wird.
  • Eine Regelungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform des Stands der Technik wird nachfolgend erläutert.
  • Bei der Regelungsvorichtung der ersten Ausführungsform wird das Schrittmotor-betätigte Luftbypassventil 30 verwendet, um den Ansaugkrümmerdruck während des Umschaltens in den Magerbetrieb auf einen Solldruck zu regeln, der auf der Basis der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und des Drosselöffnungsmaßes TPS abgeleitet wird, die beim Start des Umschaltens in den Magerbetrieb erfaßt werden. Im Gegensatz hierzu ist die Vorrichtung dieser Ausführungsform derart ausgestaltet, daß eine Betriebssteuerung (duty control) der Zuführung eines Steuernegativdrucks zum auf Vakuum ansprechenden Luftbypassventil durchgeführt wird, um das Durchschnittszeitöffnungsmaß des Ventils zu steuern, um hierdurch den Ansaugkrümmerdruck zu regeln.
  • Wie in 11 gezeigt, weist die Regelungsvorrichtung ein auf Vakuum ansprechendes Ventil 130 auf, das als Luftbypassventil auf einer Bypass-Leitung 120 angeordnet ist, die parallel zur Ansaugleitung 2 angeordnet ist, um ein Drosselventil 5 zu umgehen, und ein Magnetventil 150, das in einer Vakuumleitung 140 angeordnet ist, um die Vakuumkammer des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 mit einem Ausgleichsbehälter 2c zu verbinden, wobei das Ventil 150 betätigbar ist, um die Leitung 140 zu öffnen und zu schließen.
  • Das auf Vakuum ansprechende Ventil 130 weist einen Ventilkörper 131 zum Öffnen/Schließen der Bypass-Leitung 120 auf, eine Feder 132, welche den Ventilkörper in die Ventilschließrichtung vorspannt, und eine Membran 133, die integral mit dem Ventilkörper ausgebildet ist, um eine Vakuumkammer zu bilden. Der Ventilkörper 131 wird durch ein Anhebungsmaß geöffnet, das dem Druck in der Vakuumkammer entspricht.
  • In 11 gibt das Bezugszeichen 30' ein ISC-Ventil an, das ausschließlich für die Steuerung der Luftzufuhr zur Zeit des Leerlaufbetriebs verwendet wird.
  • Wie in 12 gezeigt, weist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 110 bezüglich der Luftbypasssteuerung einen Basisbetriebsfaktoreinstellabschnitt 112 auf, um eine Ausgabe Ne des (nicht gezeigten) Motorumdrehungsgeschwindigkeitsberechnungsabschnittes und eine Drosselsensorausgabe TPS zu empfangen und um einen Basisbetriebsfaktor D10 des Magnetventils 150 herzuleiten, einen Sollansaugdruckeinstellabschnitt 113, einen Subtraktionsabschnitt 114 und einen Additionsabschnitt 116. Die Elemente 113, 114 und 116 entsprechend jeweils den Elementen 13, 14 und 16, die in 8 gezeigt sind. Die Steuereinheit 110 enthält einen Betriebsfaktorkorrekturabschnitt 115 zum Herleiten eines Betriebsfaktorkorrekturbetrags D11, der auf einer Subtraktionsabschnittsausgabe P0-PB basiert, und einen Magnetventilsteuerabschnitt 117 zum Steuern des AN/AUS-Zustands der Erregerspule 151 des Magnetventils 150 mit dem Sollbetriebsfaktor D10 + D11, der vom Additionsabschnitt 116 zugeführt wird.
  • Der Bypass-Luftsteuervorgang der in den 11 und 12 gezeigten Regelungsvorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 13 erläutert.
  • In der in 13 gezeigten Bypass-Luftsteuerroutine unterbindet die Steuereinheit 110, wenn das Ergebnis der Bestimmung in einem der Schritte S101 und S102, die den Schritten S1 und S2 in 10 entsprechen, „NEIN" ist oder wenn das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S103, der dem Schritt S3 entspricht, „JA" ist, die Energiezufuhr zur Erregerspule 151 des Magnetventils 150, und speichert „0 %" als den gegenwärtig eingestellten Betriebsfaktor des Magnetventils 150 (Schritt S104).
  • Infolgedessen wird die Zufuhr an Negativdruck von der Ansaugleitung 2 zur Vakuumkammer des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 über die Vakuumleitung 140 durch den Ventilkörper 152 des Magnetventils 150 unterbrochen. Zur gleichen Zeit wird die Luftzufuhrleitung des Magnetventils 150 geöffnet, um zu ermöglichen, daß Atmosphärenluft in die Vakuumkammer des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 über die Leitung eingeführt werden kann, so daß der Ventilkörper 131 des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 in Schließrichtung durch die Federkraft der Feder 132 vorgespannt ist. Daher wird das als Luftbypassventil (ABV) wirkende, auf Vakuum ansprechende Ventil 130 geschlossen, um die Zufuhr von Bypass-Luft zum Motor 1 über die Bypass-Leitung 120 zu unterbrechen.
  • Sind andererseits die Ergebnisse der Bestimmungen in den Schritten S101 und S102 „JA" und ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S103 „NEIN", leitet die Steuereinheit 110 einen Basisbetriebsfaktor D10 des Magnetventils 150 her, der auf dem Drosselöffnungsmaß TPS und der Motorumdrehungsge schwindigkeit Ne basiert, die beim Start des Umschaltens in den Magerbetrieb unter Bezugnahme auf die Ne⋅TPS-D10-Zuordnung erfaßt wird, die in Block 112 der 12 gezeigt ist, speichert diesen als den gegenwärtigen eingestellten Betriebsfaktor (Schritt S105) und steuert die Erregerspule 151 des Magnetventils 150 mit dem eingestellten Betriebsfaktor D10 auf AN/AUS (Schritt S106).
  • Infolgedessen wird, wenn die Erregerspule 150 unter Energie steht, das Magnetventil 150 geöffnet, so daß ein Negativdruck vom Ausgleichsbehälter 2c in die Vakuumkammer des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 über die Vakuumleitung 140 eingeführt wird. Wird die Energie zur Erregerspule 151 unterbrochen, wird das Magnetventil geschlossen, um das Einführen von Negativdruck über die Vakuumleitung 140 zu unterbinden, wobei die Umgebungsluft in die Vakuumkammer über das Magnetventil 150 eingeführt wird. Der Druck in der Vakuumkammer des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 und daher die Ventilposition oder der Ventilöffnungsgrad entsprechen daher jeweils dem eingestellten Betriebsfaktor. Infolgedessen wird Ansaugluft mit einer Menge, die dem eingestellten Betriebsfaktor entspricht, dem Motor 1 über die Bypass-Leitung 120 zugeführt.
  • Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 110 unter Bezugnahme auf die TPS⋅Ne-P0-Zuordnung, die in Block 113 von 12 gezeigt ist, einen Sollansaugkrümmerdruck P0 zur Zeit des Umschaltens in den Magerbetrieb, der auf der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der Drosselsensorausgabe TPS basiert, die beim Start des Umschaltens in den Magerbetrieb erfaßt werden (Schritt S107). Die TPS⋅Ne-P0-Zuordnung wird in einer Weise eingestellt, daß derjenige Sollansaugkrümmerdruck P0 geschaffen wird, bei dem das gleiche Motorausgangsdrehmoment im Magerbetrieb wie dasjenige im fetten Betrieb beim gleichen Drosselöffnungsgrad TPS erzeugt wird.
  • Als nächstes liest die Steuereinheit 110 eine Ausgabe des Drucksensors 47, welche den tatsächlichen Ansaugkrümmerdruck PB repräsentiert (Schritt S108), und vergleicht die Drucksensorausgabe PB mit dem Sollansaugkrümmerdruck P0 (Schritt S 109). Ist der tatsächliche Ansaugdruck PB niedriger als der Sollansaugdruck P0, speichert die Steuereinheit 110 als neuen eingestellten Betriebsfaktor die Summe eines Korrekturbetriebsfaktors D1, welcher der Druckabweichung P0-PB entspricht, und den gegenwärtigen eingestellten Betriebsfaktor. Anschließend steuert die Steuereinheit 100 das Magnetventil 150 mit diesem Betriebsfaktor auf AN/AUS (Schritt S110), wobei eine Bypass-Luftzufuhrmenge erhöht wird. Daraufhin kehrt das Verfahren zu Schritt S108 zurück. Übersteigt der tatsächliche Ansaugdruck PB den Sollansaugdruck P0, wird ein neuer eingestellter Betriebsfaktor gespeichert, der durch Subtraktion des Korrekturbetriebsfaktors D1 vom gegenwärtigen eingestellten Betriebsfaktor erhalten wird, und das Magnetventil 150 wird mit diesem Betriebsfaktor betrieben, so daß eine Bypass-Luftzufuhrmenge vermindert wird (Schritt S111). Anschließend kehrt das Steuerprogramm zu Schritt S108 zurück.
  • Danach werden die Schritte S108 bis S111 ausgeführt. Wird in Schritt S108 bestimmt, daß der tatsächliche Ansaugdruck PB gleich dem Sollansaugdruck P0 wird, ist die Steuerroutine beendet.
  • Eine Regelungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform des Stands der Technik wird nachstehend erläutert.
  • Bei der Regelungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform wird der Öffnungsgrad des auf Vakuum ansprechenden Luftbypassventils derart gesteuert, daß der Ansaugkrümmerdruck auf den Solldruck geregelt wird, die Regelungsvorichtung dieser Ausführungsform steuert die Leistung eines ähnliches Luftbypassventils jedoch in einer ähnlichen Weise, um hierdurch das Anhebungmaß des Ventils auf einen Sollwert zu regeln.
  • Wie in 14 gezeigt, ist die Regelungsvorrichtung grundsätzlich in gleicher Weise wie die in 11 gezeigte Regelungsvorrichtung aufgebaut. Die gleichen Elemente wie diejenigen der in 11 gezeigten Regelungsvorrichtung werden daher durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht näher erläutert. Anders als bei der in 11 gezeigten Vorrichtung ist ein Positionssensor 160 zum Erfassen des Öffnungsgrads eines auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 der Regelungsvorrichtung am auf Vakuum ansprechenden Ventil 130 befestigt. Der Positionssensor 160 weist einen beweglichen Abschnitt auf, der mit einem Ventilkörper 131 über eine Membran 133 des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 verbunden ist, und ist derart aufgebaut, daß er eine Erfassungsausgabe an die elektronische Steuereinheit (ECU) 210 liefert, wobei die Erfassungsausgabe das Anhebungsmaß des Ventilkörpers 131 und damit den Öffnungsgrad des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 repräsentiert.
  • Wie in 15 gezeigt, weist die elektronische Steuereinheit 210 in Bezug auf die Luftbypasssteuerung einen Basisbetriebsfaktoreinstellabschnitt 212, einen Additionsabschnitt 216 und einen Magnetventilsteuerabschnitt 217 auf, die jeweils den in 12 gezeigten Elementen 112, 116 und 117 entsprechen, und weisen ferner einen Sollöffnungsgradeinstellabschnitt 213 auf, um einen Sollöffnungsgrad (Sollanhebungsmaß) L0 des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 herzuleiten, der auf einer Drosselsensorausgabe TPS und einer Ausgabe Ne des (nicht gezeigten) Motorumdrehungsgeschwindigkeitsberechnungsabschnittes basiert, einen Subtraktionsabschnitt 214, und eine Ausgabe des Positionssensors 160, welche dem tatsächlichen Öffnungsgrad (Anhebungsmaß) entspricht, von der Ausgabe L0 des Abschnitts 213 zu subtrahieren, und einen Betriebsfaktorkorrekturabschnitt 215 zum Herleiten eines Betriebsfaktorkorrekturbetrags D21, der auf einer Ausgabe L0-LA des Subtraktionsabschnitts basiert. Die Erregerspule 151 des Magnetventils 150 wird durch den Magnetventilsteuerabschnitt 217 mit dem Sollbetriebsfaktor D20 + D21 auf AN/AUS gesteuert, der vom Additionsabschnitt 216 zugeführt wird.
  • Der Bypass-Luftsteuervorgang der in den 14 und 15 gezeigten Regelungsvorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 16 erläutert.
  • In der in 16 gezeigten Bypass-Luftsteuerroutine unterbindet die Steuereinheit 210, wenn das Ergebnis der Bestimmung in einen der Schritte S201 und S202, die den Schritten S 101 und S102 in 13 entsprechen, „NEIN" ist oder wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S203, welcher dem Schritt S103 entspricht, „JA" ist, die Energie zur Erregerspule 151 des Magnetventils 150, und speichert „0 %" als den gegenwärtig eingestellten Betriebsfaktor des Magnetventils 150 (Schritt S204). Infolgedessen wird das auf Vakuum ansprechende Ventil 130 geschlossen, so daß die Zufuhr der Bypass-Luft zum Motor 1 über die Bypass-Leitung 102 unterbrochen wird.
  • Sind die Ergebnisse der Bestimmungen in den Schritten S201 und S202 andererseits „JA" und ist das Ergebnis der Bestim mung in Schritt S203 „NEIN", leitet die Steuereinheit 210 unter Bezugnahme auf die Ne⋅TPS-D20-Zuordnung, die in Block 212 der 15 gezeigt ist, einen Basisbetriebsfaktor D20 des Magnetventils 150 ab, der auf dem Drosselöffnungsgrad TPS und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne basiert, die beim Start des Umschaltens in den Magerbetrieb erfaßt werden, speichert diesen als den gegenwärtigen eingestellten Betriebsfaktor (Schritt S205), und steuert die Erregerspule 151 des Magnetventils 150 mit den derart eingestellten Betriebsfaktor D20 auf AN/AUS (Schritt S206). Infolgedessen wird die Ansaugluft einer Menge, die dem eingestellten Betriebsfaktor entspricht, dem Motor 1 zugeführt.
  • Als nächstes bestimmt die Steuereinheit 210 unter Bezugnahme auf die TPS⋅Ne-L0-Zuordnung, die in Block 213 von 15 gezeigt ist, einen Sollöffnungsgrad L0 des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 während des Umschaltens in den Magerbetrieb, der auf der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der Drosselsensorausgabe TPS basiert, die beim Start des Umschaltens in den Magerbetrieb erfaßt werden (Schritt S207). Die TPS⋅Ne-LO-Zuordnung wird in einer Weise eingestellt, daß ein Sollöffnungsgrad L0 geschaffen wird, bei dem die gleiche Motorausgangsleistung im Magerbetrieb wie diejenige im fetten Betrieb beim gleichen Drosselöffnungsgrad TPS erzeugt wird.
  • Als nächstes liest die Steuereinheit 210 eine Ausgabe des Positionssensors 160, die den tatsächlichen Öffnungsgrad LA des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 repräsentiert (Schritt 5208), und vergleicht die Positionssensorausgabe LA mit dem Sollöffnungsgrad L0 (Schritt S209). Ist die tatsächliche Öffnung LA kleiner als der Sollöffnungsgrad L0, speichert die Steuereinheit 210 anschließend die Summe eines Korrekturbetriebsfaktors D21, welcher der Öffnungsgradabweichung L0-LA entspricht, und des gegenwärtig eingestellten Betriebsfaktors als neuen eingestellten Betriebsfaktor, und steuert das Magnetventil 150 mit diesem Betriebsfaktor auf AN/AUS (Schritt S210). Infolgedessen wird die Bypass-Luftzufuhrmenge erhöht. Danach kehrt das Verfahren zu Schritt S208 zurück. Übersteigt der tatsächliche Öffnungsgrad LA den Sollöffnungsgrad L0, wird ein neuer eingestellter Betriebsfaktor gespeichert, der durch Subtraktion des Korrekturbetriebsfaktors D21 vom gegenwärtig eingestellten Betriebsfaktor erhalten wird, und das Magnetventil 150 wird mit diesem Betriebsfaktor betrieben, so daß die Bypass-Luftzufuhrmenge verringert wird (Schritt S211). Anschließend kehrt das Steuerprogramm zu Schritt S208 zurück.
  • Danach werden die Schritte S208 bis S211 ausgeführt. Wird in Schritt S208 bestimmt, daß der tatsächliche Öffnungsgrad LA gleich dem Sollöffnungsgrad L0 wird, ist die Steuerroutine beendet.
  • Ein Regelungsvorrichtung einer vierten Ausführungsform des Stands der Technik wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 18 erläutert.
  • Die Regelungsvorrichtung zum Durchführen des Regelungsverfahrens ist grundsätzlich in gleicher Weise wie die in 7 gezeigte Regelungsvorrichtung der ersten Ausführungsform aufgebaut. Die gleichen oder ähnlichen Elemente wie diejenigen in 7 tragen daher dieselben Bezugszeichen und werden nicht näher erläutert. In 18 bezeichnen die Bezugszeichen 6, 7 und 8 entsprechend eine Zündkerze, einen Verteiler und eine Zündeinrichtung.
  • Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10 der Regelungsvorrichtung, welche die Funktionen der Betriebsbereichsbestimmungseinrichtung, der Betriebssteuereinrichtung und ähnliches in der Luftkraftstoffverhältnis/Zündzeitpunktsteuerung aufweist, wie später beschrieben wird, ist in der gleichen Weise wie die in 7 gezeigte ECU aufgebaut. Wie im Fall von 7 sind verschiedene Sensoren 41 bis 46, die als Motorbetriebszustanderfassungseinrichtung verwendet werden, mit der Steuereinheit 10 verbunden. Das Bezugszeichen 47' bezeichnet einen Verstärkungssensor, der zum Durchführen des Regelungsverfahrens der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der Sensor 47' ist am Ausgleichsbehälter 2c befestigt, um den Negativdruck im Ansaugrohr auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils 5 zu erfassen.
  • Die elektronische Steuereinheit 10 berechnet wie die in 7 gezeigte elektronische Steuereinheit die Motorumdrehungsgeschwindigkeit aus der Hubperiode des Motors und bestimmt einen Zylinder für die nächste Zündung/Kraftstoffzuführung auf der Basis einer Ausgabe vom Zylinderunterscheidungssensors, sowie eine vorbestimmte Zündungs/Kraftstoffzuführungsreihenfolge der Zylinder des Motors. Ferner erfaßt die elektronische Steuereinheit 10 verschiedene Motorbetriebszustände wie den Leerlaufbetriebszustand, den Schwerlastbetriebszustand, den Leichtlastbetriebszustand, den Verlangsamungs-Kraftstoffabschnitt-Betriebszustand und den O2-Regelungsbetriebszustand auf der Basis verschiedener Sensorausgaben. Die Steuereinheit 10 führt Kraftstoff den entsprechenden Zylindern zu und zündet die Mischung entsprechend dem erfaßten Motorbetriebszustand.
  • Der Betrieb der Regelungsvorrichtung mit dem obigen Aufbau wird nachfolgend erläutert.
  • Die elektronische Steuereinheit 10 führt die in 19 gezeigte Motorbetriebssteuerroutine in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus während dem Betrieb des Motors 1 aus.
  • In der Steuerroutine bestimmt die Steuereinheit 10 zuerst, ob ein Merker F1 auf einen Wert „1" gesetzt ist, der anzeigt, daß der Steuerbetrieb für das Umschalten vom stöchiometrischen Betrieb in den mageren Betrieb ausgeführt wird (Schritt S301). Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", speichert die Einheit 10 einen Merkerwert F2n, der in den vorausgehenden Zyklus der Steuerroutine eingestellt worden ist, wie später beschrieben wird, und der in einen (nicht gezeigten) Speicherbereich für den Merkerwert des gegenwärtigen Zyklus der Speichereinrichtung der Steuereinheit 10 als Merkerwert des vorausgehenden Zyklus F2n – 1 in einem (nicht gezeigten) Speicherbereich für den Merkerwert des vorausgehenden Zyklus (Schritt S302). Der Merker F2 repräsentiert den Motorbetriebszustand, und sein Anfangswert wird beispielsweise auf „1" gesetzt.
  • Als nächstes liest die Steuereinheit 10 Ausgaben vom Drosselsensor 42 und vom Kurbelwinkelsensor 45 (Schritte S303), erfaßt die Erzeugungsperiode der Kurbelwinkelsensorausgabe, und berechnet die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne auf der Basis der erfaßten Erzeugungsperiode (Schritt S304). Ferner bestimmt die Steuereinheit 10, ob der Motor 1 im stöchiometrischen Betriebsbereich betrieben wird, wobei es auf der Basis der Drosselsensorausgabe erfolgt, d. h. des Drosselöffnungsgrads α, der in Schritt S302 gelesen wird, und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne, die in Schritt S304 berechnet wird (Schritt S305). Der stöchiometrische Betriebsbereich wird in vorbestimmter Weise entsprechend den Motorbetriebszustandsparametern wie dem Drosselöffnungsgrad α und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne eingestellt, um den Betriebszustand bei plötzlichem Start, dem Schnellbeschleunigungsbetriebszustand und ähnliches des Motors 1 Rechnung zu tragen.
  • Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S305 „JA", stellt die Steuereinheit 10 den Merkerwert des gegenwärtigen Zyklus F2n auf einen Wert „1", der den stöchiometrischen Betriebszustand angibt, speichert diesen im Speicherbereich des Merkerwerts für den gegenwärtigen Zyklus (Schritt S306) und führt die stöchiometrische Betriebssteuerung aus (S1 S307). Bei der stöchiometrischen Betriebssteuerung steuert die elektronische Steuereinheit 10 den Öffnungsgrad des ISC-Ventils 30 auf einen Basisöffnungsgrad PBAS, der einer Basisergänzungsluftmenge entspricht, gemäß den Motorbetriebszustandsparametern, wie dem Drosselöffnungsgrad α und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne, um die Basisergänzungsluft mit einer Menge, die für den Betriebszustand geeignet ist, dem Motor 1 über die Bypass-Leitung 20 zuzuführen, um hierdurch ein Abwürgen des Motors aufgrund einer schnellen Verringerung der Motorumdrehungsgeschwindigkeit zu verhindern, die durch eine schnelle Schließbetätigung des Drosselventils 5 verursacht wird.
  • Ferner berechnet die elektronische Steuereinheit 10 die Ventilöffnungszeitperiode Tinj des Kraftstoffeinspritzventils 3 gemäß der folgenden Gleichung
    Tinj = (A/Nm ÷ λS) ⋅ K1 ⋅ K2 + T0,
    wobei A/Nm eine Luftmenge für jeden Ansaughub ist, die in den zugeordneten Zylinder eingeführt und von der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne hergeleitet wird, die im Schritt S304 berechnet wird, und aus der Karman-Wirkbelfrequenz, die vom Luftstromsensor 41 erfaßt wird. λS ist ein Solluftkraftstoffverhältnis (erstes Basisluftkraftstoffverhältnis) und wird auf das theoretische Luftkraftstoffverhältnis oder den ungefähren Wert hiervon eingestellt (beispielsweise ein Luftkraftstoffverhältnis 14, 7). K1 gibt einen Koeffizienten zum Umwandeln der Kraftstoffströmungsrate in die Ventilöffnungszeitperiode an. K2 ist ein Korrekturkoeffizientwert, der entsprechend den verschiedenen Parametern eingestellt wird, welche den Motorbetriebszustand repräsentieren. Beispielsweise wird K2 entsprechend der Motorwassertemperatur TW eingestellt, die vom Motorwassertemperatursensor 44 erfaßt wird, der Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas, die vom O2-Sensor 43 erfaßt wird, und ähnliches. T0 ist ein Korrekturwert, der entsprechend der Batteriespannung eingestellt wird, die vom nicht gezeigten Batteriesensor erfaßt wird, und ähnlichem.
  • Die elektronische Steuereinheit 10 liefert ein Betriebssignal, das der Ventilöffnungszeitperiode Tinj entspricht, die in der oben beschriebenen Weise berechnet wird, zum Kraftstoffeinspritzventil 3, und liefert Kraftstoff mit einer Menge, die der Verbrennungöffnungszeitperiode Tinj entspricht, zu einem Zylinder, dem im gegenwärtigen Zyklus Kraftstoff zuzuführen ist, wodurch der stöchiometrische Betrieb des Motors 1 durchgeführt wird.
  • Während des stöchiometrischen Betriebs liefert die elektronische Steuereinheit 10 ein Betriebssignal zur Zündeinrichtung 8, da es auf dem ersten Basiszündzeitpunkt θIG1 basiert, der in vorbestimmter Weise als Funktion der Motorumdrehungsge schwindigkeit Ne und ähnlichem eingestellt wird, um hierdurch den Zündzeitpunkt derart zu steuern, daß die Zündung bei der Kurbelwinkelposition ausgeführt wird, die dem Zündzeitpunkt θIG1 entspricht.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 19 wird die Steuerroutine weiter erläutert.
  • Ist das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S305 „NEIN", d. h., wird bestimmt, daß der Motor 1 nicht im stöchiometrischen Betriebsbereich betrieben wird, stellt die Steuereinheit 10 den Merkerwert des gegenwärtigen Zyklus F2n auf „0", der den Magerbetriebsbereich angibt, speichert diesen im Speicherbereich des Merkerwert für den gegenwärtigen Zyklus (Schritt S308) und bestimmt, ob der Merkerwert des vorausgehenden Zyklus F2n – 1, der im Schritt S302 in den Speicherbereich des Merkerwerts für den vorausgehenden Zyklus gespeichert wird, gleich einem Wert „1" ist, der den stöchiometrischen Betriebsbereich angibt (Schritt S309). Ist das Ergebnis der Bestimmung „JA" stellt die Steuereinheit 10 den Merker F1 auf den Wert „1" im Schritt S310 und bestimmt die Ausführung der Steuerroutine im gegenwärtigen Zyklus.
  • Da im Schritt S301 des nächsten Zyklus bestimmt wird, daß der Wert des Merkers F1 „1" ist, führt die Steuereinheit 10 die Umschaltsteuerung aus, die im Detail in den 20 bis 23 gezeigt ist, um den stöchiometrischen Betrieb in den Magerbetrieb zu schalten (Schritt S311).
  • Bei der Umschaltsteuerung leitet die Steuereinheit 10 eine Ansprechverzögerungszeit T1 der Ansaugluftmenge in Reaktion auf die Öffnungsbetätigung des ISC-Ventils von einer α⋅Ne-T1-Zuordnung her, die nicht gezeigt ist, basierend auf dem Dros selöffnungsgrad α, der im Schritt S303 erfaßt wird, und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne, die in Schritt S304 berechnet wird, leitet eine Verzögerungssteuerzeit T2 aus einer nicht gezeigten α⋅Ne-T2-Zuordnung, und leitet eine Vorstell-Steuerzeit T3 aus einer nicht gezeigten α⋅Ne-T3-Zuordnung her (Schritt S321).
  • Als nächstes berechnet die Steuereinheit 10 ein Öffnungsmaß des ISC-Ventils ΔPISC in einer Periode vom Startzeitpunkt des Umschaltens vom stöchiometrischen Betrieb in den Magerbetrieb bis zur Zeit des vollständigen Ausführens des Umschaltens auf der Basis des Drosselöffnungsgrads α und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne (Schritt S322).
  • Bei der Berechnung des Öffnungsmaßes des ISC-Ventils ΔPISC wird eine Sollansaugluftmenge A/NL zur Zeit des Magerbetriebs aus einer (nicht gezeigten) α⋅Ne-A/NL-Zuordnung gelesen, die vorher in der Speichereinrichtung der Steuereinheit 10 gespeichert wird, basierend auf dem Drosselöffnungsgrad α und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne. Vorzugsweise wird die Zuordnung in einer Weise eingestellt, daß Luft mit einer Menge vorgesehen wird, die erforderlich ist, um im wesentlichen das gleiche Motordrehmoment im Magerbetrieb wie dasjenige im stöchiometrischen Betrieb zu erzeugen. Die Zuordnung wird in anderen Worten in einer Weise eingestellt, daß das Umschalten vom stöchiometrischen Betrieb in den Magerbetrieb durch Erhöhen lediglich der Luftmenge durchgeführt wird, während die Menge an Kraftstoff, die dem Motor 1 zugeführt wird, im wesentlichen konstant gehalten wird, um hierdurch das Auftreten eines Stoßes zu verhindern.
  • Es ist auch möglich, die Sollansaugluftmenge A/NL zur Zeit des Magerbetriebs gemäß dem Motorbetriebszustand einzustellen. In diesem Fall wird die Sollansaugluftmenge A/NL gemäß der folgenden Gleichung auf der Basis der Ansaugluftmenge A/NS zur Zeit des Auslesens des stöchiometrischen Betriebs aus einer (nicht gezeigten) α⋅Ne-A/NS-Zuordnung, die auf dem Drosselöffnungsgrad α und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne basiert, dem Solluftkraftstoffverhältnis λL zur Zeit des Magerbetriebs und dem Solluftkraftstoffverhältnis (zweites Basisluftkraftstoffverhältnis) λS zur Zeit des stöchiometrischen Betriebs berechnet. Zwischenzeitlich wird das Solluftkraftstoffverhältnis λL auf einen vorbestimmten Wert eingestellt (beispielsweise ein Luftkraftstoffverhältnis 22), der auf der Kraftstoff-mageren Seite bezüglich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses liegt.
    A/NL = (A/NS ÷ λS) ⋅ λL
  • Nachdem die Sollansaugluftmenge A/NL in der oben beschriebenen Weise hergeleitet worden ist, leitet die Steuereinheit 10 eine Abweichung ΔA/N zwischen der Sollansaugluftmenge A/NL und der tatsächlichen Ansaugluftmenge A/Nm her, und berechnet dann das Öffnungsmaß ΔPISC des ISC-Ventils entsprechend der Abweichung ΔA/N beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung.
    ΔPISC = KP ⋅ ΔA/N,
    wobei KP ein proportionaler Regelverstärkungsausdruck ist. Es ist möglich, die Verstärkung KP variabel als Funktion beispielsweise der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne einzustellen.
  • Nachdem das Öffnungsbetätigungsmaß des ISC-Ventils ΔPISC in Schritt S322 bestimmt worden ist, berechnet die Steuereinheit 10 in Schritt S322 einen Sollöffnungsgrad des ISC-Ventils PISC zur Zeit der Vollendung der Umschaltsteuerung gemäß der folgenden Gleichung.
    PISC = PBAS + ΔPISC
  • Als nächstes wird ein Öffnungsgradänderungsmaß des ISC-Ventils ΔDISC für jede Steuerbetätigungsperiode ΔT berechnet, basierend auf dem Öffnungsbetätigungsmaß des ISC-Ventils ΔPISC, die Ansprechverzögerungszeit T1, die Verzögerungssteuerzeit T2 und die Vorstellsteuerzeit T3, die in Schritt S321 hergeleitet wird, und eine vorbestimmte Steuerbetätigungsperiode ΔT (Schritt S323).
  • In Schritt S324 wird ein Verzögerungsmaß der Verzögerungssteuerzeit T2 auf der Basis der Verzögerungssteuerzeit T2 und einem vorbestimmten Verzögerungssteuermaß ΔθL für eine Steuerbetätigungsperiode ΔT errechnet (oder es wird ein Verzögerungssteuermaß ΔθL für eine Steuerbetätigungsperiode ΔT auf der Basis eines vorbestimmten Verzögerungsmaßes und der Verzögerungssteuerzeit T2 berechnet). Als nächstes wird ein Vorstellsteuermaß ΔθA für eine Steuerbetätigungsperiode ΔT auf der Basis des Verzögerungsmaßes berechnet, ein Sollzündzeitpunkt (zweiter Basiszündzeitpunkt) ΔIG2 zur Zeit des Magerbetriebs, und die Vorstellsteuerzeit T3.
  • In Schritt S325 wird ein Luftkraftstoffverhältnissteuermaß Δλ für eine Steuerbetätigungsperiode ΔT auf der Basis des Sol- luftkraftstoffverhältnisses (erstes Basisluftkraftstoffverhältnis) λS zur Zeit des stöchiometrischen Betriebs berechnet, das Solluftkraftstoffverhältnis (zweites Basisluftkraftstoffverhältnis) λL zur Zeit des Magerbetriebs und die Vorstellsteuerzeit (die das Luftkraftstoffverhältnis abmagernde Steuerzeit) T3.
  • Als nächstes stellt die Steuereinheit 10 einen Wert T1' ein, der durch Runden eines Wertes erhalten wird, der durch Dividieren der in Schritt S321 hergeleiteten Ansprechverzögerungszeit T1 durch die Steuerbetätigungsperiode ΔT in einem (nicht gezeigten) Timer erhalten wird (Schritt S326), und bestimmt, ob der gespeicherte Wert T1' des Timers „0" ist (Schritt S327). Da das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S325 „NEIN" wird, unmittelbar nachdem die Ansprechverzögerungszeit T1 eingestellt worden ist, wartet die Steuereinheit 10 den Ablauf der Steuerbetätigungsperiode ΔT ab, subtrahiert „1" vom gespeicherten Wert T1' des Timers (Schritte S328, S329), setzt die Summe aus dem gegenwärtigen eingestellten Öffnungsgrad des ISC-Ventils DISC (der Anfangswert hiervon entspricht dem Basisöffnungsgrad PBAS) und dem Öffnungsänderungsmaß des ISC-Ventils ΔDISC als neuen eingestellten Öffnungsgrad des ISC-Ventils DISC ein (Schritt S330), und liefert ein Antriebssignal zum Impulsmotor 32, das dem Öffnungsänderungsmaß des ISC-Ventils ΔDISC entspricht, um hierdurch den Öffnungsgrad des ISC-Ventils 30 zu erhöhen (Schritt S331). Infolgedessen wird die Ventilöffnungsbetätigung des ISC-Ventils 30 in der Umschaltsteuerung von der Umschaltsteuerstartzeit an gestartet (Zeitpunkt T0 in 24).
  • Danach werden die Schritte S327 bis S331 wiederholt ausgeführt, und der Öffnungsgrad des ISC-Ventils wird derart in einer offenen Schleife gesteuert, daß der Öffnungsgrad des ISC-Ventils graduell mit Ablauf der Zeit erhöht wird, wie in 24 gezeigt.
  • Wird in Schritt S327 bestimmt, daß der gespeicherte Wert T1' des Timers „0" wird, wird ein Wert T2', welcher der Verzögerungssteuerzeit T2 entspricht, im Timer eingestellt (Schritt S332), und eine Bestimmung wird durchgeführt, ob der gespeicherte Wert T2' des Timers „0" ist (Schritt S333). Da das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S333 unmittelbar nach dem Einstellen der Verzögerungssteuerzeit T2 „NEIN" wird, wartet die Steuereinheit 10 auf den Ablauf der Steuerbetätigungsperiode ΔT, subtrahiert „1" vom gespeicherten Wert T2' des Timers (Schritte S334, S335) setzt einen Wert, der durch Subtraktion des vorbestimmten Verzögerungssteuermaßes ΔθL für eine vorbestimmte Steuerbetätigungszeit ΔT vom gegenwärtigen eingesetzten Zündzeitpunkt θIG erhalten wird (sein Anfangswert ist der gleiche wie der erste Basiszündzeitpunkt θIG1), als neuen eingestellten Zündzeitpunkt θIG ein, und setzt die Summe aus dem gegenwärtig eingestellten Öffnungsgrad des ISC-Ventils DISC und dem Öffnungsänderungsmaß des ISC-Ventils ΔDISC als neuen eingestellten Öffnungsgrad des ISC-Ventils DISC ein (Schritt S336). Ferner liefert die Steuereinheit 10 ein Steuersignal entsprechend dem eingesetzten Zündzeitpunkt θIG zur Zündeinrichtung 8, um hierdurch den Zündzeitpunkt zu verzögern, und liefert ein Steuersignal, das dem Öffnungsänderungsmaß des ISC-Ventils ΔDISC entspricht, zum Impulsmotor 32, um hierdurch den Öffnungsgrad des ISC-Ventils zu erhöhen (Schritt S337). Ist die Ansprechverzögerungszeit T1 der Ansaugluftmenge für die Öffnungsänderung des ISC-Ventils vom Startzeitpunkt T0 der Umschaltsteuerung verstrichen, so daß sich die Ansaugluftmenge zu erhöhen beginnt (im Zeitpunkt T1), wird die Verzögerungssteuerung gestartet, um ein Erhöhen des Drehmoments zu unterdrücken, das durch die Erhöhung der Ansaugluftmenge verursacht wird, während die Ansaugluftmenge kontinuierlich erhöht wird.
  • Danach werden die Schritte S333 bis S337 wiederholt ausgeführt, so daß der Zündzeitpunkt in Richtung der Verzögerungsseite bezüglich des ersten Zündzeitpunkts θIG1 mit Ablauf der Zeit gesteuert wird, wie in 24 gezeigt, um hierdurch eine Erhöhung des Drehmoments zu verhindern, die andernfalls durch eine Erhöhung der Ansaugluftmenge verursacht werden würde.
  • Wird in Schritt S333 bestimmt, daß der gespeicherte Wert T2' des Timers „0" wird, wird ein Wert T3', welcher der Vorstellsteuerzeit T3 entspricht, im Timer eingestellt (Schritt S338), und eine Bestimmung wird durchgeführt, ob der gespeicherte Wert T3' des Timers „0" ist (Schritt S339). Da das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S339 unmittelbar nach dem Setzen der Vorstellsteuerzeit T3 „NEIN" wird, wartet die Steuereinheit 10 den Ablauf der Steuerbetätigungsperiode ΔT ab, subtrahiert „1" vom gespeicherten Wert T3' des Timers (Schritte S340, S341), und setzt die Summe aus dem gegenwärtigen eingesetzten Zündzeitpunkt θIG (sein Anfangswert ist gleich θIG1 – ΔθL⋅(T2/ΔT)) und dem Verzögerungssteuermaß ΔθA für eine Steuerbetätigungsperiode ΔT, die im Schritt S324 berechnet wird, als neuen gesetzten Zündzeitpunkt θIG ein (Schritt S342). Als nächstes stellt die Steuereinheit 10 die Summe des gegenwärtigen Solluftkraftstoffverhältnisses λIG (sein Anfangswert ist gleich dem Solluftkraftstoffverhältnis (erstes Basisluftkraftstoffverhältnis) λS zur Zeit des stöchiometrischen Betriebs) und des Luftkraftstoffverhältnissteuermaßes Δλ für eine Steuerbetätigungsperiode ΔT ein, die in Schritt S325 berechnet wurden, als neues Solluftkraftstoffverhältnis λT ein (Schritt S343). Anschließend bestimmt die Steuereinheit 10 ob der eingestellte Öffnungsgrad des ISC-Ventils DISC den Sollöffnungsgrad des ISC-Ventils PISC erreicht hat (Schritt S344). Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", aktualisiert die Steuereinheit 10 kontinuierlich den eingestellten Öffnungsgrad des ISC-Ventils DISC und die Zuführung eines Steuersignals, welches dem Öffnungsänderungsmaß des ISC-Ventils ΔDISC entspricht (Schritt S345). Ist das Ergebnis der Bestimmung „JA", beendet die Steuereinheit 10 das Aktualisieren des Öffnungsgrad des ISC-Ventils und die Zuführung des Steuersignals. Bis zum Erreichen des Sollöffnungsgrads des ISC-Ventils PISC liefert die Steuereinheit 10 ein Steuersignal, das dem eingestellten Zündzeitpunkt θIG entspricht, zur Zündeinrichtung 8, während der Öffnungsgrad des ISC-Ventils erhöht wird, um hier durch den Zündzeitpunkt vorzustellen, und liefert ein Steuersignal, das der Ventilöffnungszeitperiode entspricht, welche es ermöglicht, daß das Luftkraftstoffverhältnis das Solluftkraftstoffverhältnis λ erreicht, zum Kraftstoffeinspritzventil 3, um hierdurch das Luftkraftstoffverhältnis mager zu machen (Schritt S346).
  • Auf diese Weise wird der Abmagervorgang des Luftkraftstoffverhältnisses zum Zeitpunkt t2 gestartet, bei dem die Zeit T2 ab dem Zeitpunkt t1 verstrichen ist, bei dem sich die Ansaugluftmenge zu erhöhen beginnt. Anders ausgedrückt, wird das Abmagern des Luftkraftstoffverhältnisses bei einer Bedingung gestartet, wo die Ansaugluftmenge um einen relativ großen Betrag erhöht wird. Ferner wird der Zündzeitpunkt vorgestellt, wenn der Abmagerungsvorgang fortschreitet. Daher tritt anders als in einem Fall, wo der Abmagerungsvorgang nach dem Start des Öffnens des ISC-Ventils gestartet wird, wie durch die durchgezogene Linie in 3 angegeben, ein starker Abfall des Drehmoments nicht auf. Dies bedeutet, daß, wie in 24 gezeigt, ein Abfall des Drehmoments klein ist, so daß das Auftreten eines Stoßes verhindert werden kann. Ferner wird im Verglich zu einem Fall, der durch unterbrochene Linien in 3 angegeben wird, eine Zeitperiode, die für das Umschalten des Luftkraftstoffverhältnisses erforderlich ist, und damit die Motorbetriebszeitperiode im Luftkraftstoffbetriebsbereich, wo die Stickstoffoxidmenge erhöht wird, verkürzt, wodurch die Abgabemenge an Stickstoffoxid verringert wird.
  • Anschließend werden die Schritte S339 bis S344 wiederholt ausgeführt. Wie in 24 gezeigt, wird der Zündzeitpunkt gesteuert, um von einem Wert auf der Verzögerungsseite bezüglich des ersten Basiszündzeitpunkts θIG1, der für den stöchiometrischen Betrieb geeignet ist, in Richtung des zweiten Basiszeitpunkts θIG2 vorgestellt zu werden, der für den Magerbetrieb geeignet ist, und das Luftkraftstoffverhältnis A/F wird derart gesteuert, daß es von einem ersten Basisluftkraftstoffverhältnis, das für den stöchiometrischen Betrieb geeignet ist, in Richtung des zweiten Basisluftkraftstoffverhältnisses abgemagert wird, das für den Magerbetrieb geeignet ist.
  • Wird in Schritt S339 bestimmt, daß T3' = 0, kehrt das Verfahren von der in den 20 bis 23 gezeigten Umschaltsteuerroutine zu der in 19 gezeigten Steuerroutine zurück. Die Steuereinheit 10 stellt den Merker F ein auf einen Wert „1", der die Vollendung der Umschaltsteuerung angibt (Schritt S312 von 19). Zur Zeit der Vollendung der Umschaltsteuerung (Zeitpunkt T3 in 24) erreicht eine Ansaugmenge nicht vollständig die Sollansaugluftmenge A/NL für den Magerbetrieb, so daß die Motorausgangsleistung abfällt, wie in 24 gezeigt. Es ist jedoch eine relativ lange Zeitperiode seit dem Zeitpunkt t0 verstrichen, bei dem die Ventilöffnungsaktion des ISC-Ventils 30 gestartet wurde, so daß eine relativ große Menge an Ansaugluft dem Motor 1 zugeführt worden ist. Ein Abfall des Drehmoments ist daher klein, und es tritt kein Stoß auf.
  • Nach Vollendung der Umschaltsteuerung wird die in 19 gezeigte Steuerroutine wieder ausgeführt. Da der Wert des Merkers F1 auf „0" bei Vollendung der Umschaltsteuerung gestellt ist, wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S301 des Steuerroutinenausführungszyklus unmittelbar nach Vollendung der Umschaltsteuerung „NEIN". In Schritt S302 wird der F2-Merkerwert „0" beim Start der Umschaltsteuerung als F2n – 1 gespeichert, und es wird in Schritt S305 bestimmt, daß der Motor nicht im stöchiometrischen Betriebsbereich betrieben wird, so daß der Merkerwert F2n auf „0" in Schritt S308 gestellt wird. Das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S309 wird daher „NEIN". Die Magerbetriebssteuerung (Schritt S313) wird daher unmittelbar nach Vollendung der Umschaltsteuerung ausgeführt.
  • Bei der Magerbetriebssteuerung steuert die elektronische Steuereinheit 10 den Öffnungsgrad des ISC-Ventils 30 derart, daß die Ansaugluftmenge die Sollansaugluftmenge A/N zur Zeit des Magerbetriebs erreicht, steuert die Ventilöffnungszeitperiode des Kraftstoffeinspritzventils 3, d. h. die dem Motor 1 zugeführte Kraftstoffmenge, derart, daß das Luftkraftstoffverhältnis das Solluftkraftstoffverhältnis λL zur Zeit des Magerbetriebs erreicht, und steuert den Zündzeitpunkt zum Sollzündzeitpunkt θIG zur Zeit des Magerbetriebs.
  • Das Regelungsverfahren des Magerverbrennungsmotors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert.
  • Das Regelungsverfahren dieser Ausführungsform kann durch Verwendung einer Regelungsvorrichtung ausgeführt werden, die durch Hinzufügen eines Verstärkungssensors 47' (18) zu der in 18 gezeigten Regelungsvorrichtung erhalten wird, und der Vorrichtungsaufbau wird daher nicht erläutert.
  • Das Verfahren dieser Ausführungsform ist im wesentlichen das gleiche wie dasjenige der vierten Ausführungsform und führt den in den 19 gezeigten Steuervorgang aus, wogegen die im Schritt S311 von 19 ausgeführte Umschaltsteuerung (wovon ein Teil in den 25 bis 27 im Detail gezeigt ist) teilweise von derjenigen unterschiedlich ist, die in den 20 bis 23 gezeigt ist.
  • Wie aus den 25 bis 27 ersichtlich, liest und speichert die elektronische Steuereinheit 10 in Schritt S421 der Umschaltsteuerung, der dem Schritt S321 von 20 entspricht, eine Ausgabe vom Verstärkersensor 47', der den Negativdruck PB0 im Ansaugrohr zu dem Moment angibt, wenn die Umschaltsteuerung startet. Als nächstes leitet die Steuereinheit 10 auf der Basis dieser Druckdaten PB0 und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne, die in Schritt S304 von 19 berechnet wird, einen Stellwert ΔLP eines Betrags des Negativdruckanstiegs im Ansaugrohr in einer Periode ab dem Zeitpunkt T0, bei dem die Umschaltsteuerung startet, bis zum Zeitpunkt t2, bei dem die Luftkraftstoffverhältnisabmagerungssteuerung startet, aus einer PB0⋅Ne-ΔLP-Zuordnung her, die nicht ge zeigt ist, und leitet eine Vorstellsteuerzeit T3 aus einer nicht gezeigten PB0⋅Ne-ΔLP-Zuordnung her.
  • Als nächstes werden die Schritte S422 bis S425 jeweils entsprechend den Schritten S322 bis S325 von 20 nacheindander ausgeführt, um hierdurch ein Öffnungsmaß des ISC-Ventils ΔLPISC in einer Periode vom Startzeitpunkt t0 ab bis zum Vollendungszeitpunkt t3 der Umschaltsteuerung herzuleiten, zusammen mit einem Öffnungsänderungsmaß des ISC-Ventils ΔLDISC für eine Steuerbetätigungsperiode ΔLT, ein Vorstellsteuermaß ΔLθLA, und ein Luftkraftstoffverhältnissteuermaß ΔLλL.
  • Als nächstes liest die elektronische Steuereinheit 10 eine Verstärkersensorausgabe PB (Schritt S426) und bestimmt, ob diese Druckdaten PB die Druckdaten PB0 überschreiten, die in Schritt S421 gespeichert werden (Schritt S427). Da das Ergebnis dieser Bestimmung unmittelbar nach dem Start der Umschaltsteuerung „NEIN" wird, führt die Steuereinheit 10 nacheinander die Schritte S428 bis S430 aus, die jeweils den Schritten S328, S330 und S331 entsprechen, um hierdurch die Ventilöffnungsbetätigung des ISC-Ventils 30 in der Umschaltsteuerung zu starten.
  • Danach werden die Schritte S426 bis S430 wiederholt ausgeführt, so daß sich der Öffnungsgrad des ISC-Ventils graduell mit Ablauf der Zeit erhöht. Die Ansaugluftmenge und der Negativdruck PB im Ansaugrohr beginnen, sich an oder nahe dem Zeitpunkt t1 zu erhöhen, der in 24 gezeigt ist, so daß das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S427 „JA" wird. In diesem Fall bestimmt die Steuereinheit 10, ob die Druckdaten PB, die in Schritt S426 gelesen werden, die Summe aus den Druckdaten PB0 beim Umschaltsteuerstartzeitpunkt t0 und dem Druckerhöhungsmaß ΔP erreicht hat, der in Schritt S421 abgeleitet (Schritt S431).
  • An oder nahe dem Zeitpunkt t1, bei dem die Ansaugluftmenge beginnt, sich zu erhöhen, ist ein Druckanstieg im Ansaugrohr, der durch die erhöhte Ansaugluftmenge bewirkt wird, nicht so groß, und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S431 wird daher „NEIN". Daher führt die Steuereinheit 10 nacheinander die Schritte S432 bis S434 aus, die jeweils den Schritten S334, S336 und S337 von 22 entsprechen, um die Zündzeitpunktverzögerungssteuerung in der Umschaltsteuerung zu starten, während der Öffnungsgrad des ISC-Ventils erhöht wird. Als nächstes liest die Steuereinheit 10 die Verstärkersensorausgabe PB (Schritt S435). Diese Schritte S431 bis 5435 werden wiederholt ausgeführt.
  • Wird in Schritt S431 bestimmt, daß die Druckdaten PB die Summe aus Druckdaten PB0 und dem Druckerhöhungsmaß ΔP erreicht hat, und wird daher bestimmt, daß das Abmagern des Luftkraftstoffverhältnisses gestartet werden muß, führt die Steuereinheit 10 nacheinander die Schritte S338 bis S346 aus, um hierdurch die Abmagerungssteuerung des Luftkraftstoffverhältnisses durchzuführen, während die Öffnungsgradsteuerung des ISC-Ventils und die Zündzeitpunktvorstellsteuerung ausgeführt werden.
  • Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung
  • Eine Regelungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert.
  • Wie aus 29 ersichtlich, weist ein Fahrzeugmotorsystem, an dem die Regelungsvorrichtung befestigt ist, einen Motor 501 auf, der als Magerverbrennungsmotor aufgebaut ist, der geeignet ist, den Magerverbrennungsbetrieb in einer vorbestimmten Betriebsbedingung mit einem Luftkraftstoffverhältnis auszuüben, das auf der Kraftstoff-mageren Seite bezüglich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses eingestellt ist. Der Motor 501 weist eine Ansaugleitung 503 und eine Auspuffleitung 504 auf, die jeweils mit Verbrennungskammern 502 des Motors kommunizieren. Die Ansaugleitung 503 und eine entsprechende Verbrennungskammer 502 sind über ein zugeordnetes Ansaugventil 505 miteinander verbunden oder voneinander getrennt, und die Auspuffleitung 504 und eine entsprechende Verbrennungskammer 502 sind über ein zugeordnetes Auspuffventil 506 miteinander verbunden oder voneinander getrennt.
  • In der Ansaugleitung 503 sind ein Luftreiniger 507, ein Drosselventil 508, und elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile (Einspritzdüsen) 509 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärts gelegenen Seite der Ansaugleitung aus angeordnet. Das Drosselventil 508 ist mit einem nicht gezeigten Gaspedal über ein (nicht gezeigtes) Drahtkabel verbunden, so daß der Drosselventilöffnungsgrad gemäß dem Niedertretgrad des Gaspedals eingestellt wird. Die Einspritzdüsen 509 sind jeweils in einem zugeordneten Zylinder des Motors 501 vorgesehen. Ferner ist ein Ausgleichsbehälter 503a in der Ansaugleitung 503 vorgesehen. Die Abgasleitung 504 ist mit einem Dreiwegekatalysator 510 versehen, um auf angemessene Weise Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickstoffoxid im stöchiometrischen Betriebszustand zu reinigen, sowie einem (nicht gezeigten) Schalldämpfer in dieser Reihenfolge von der stromaufwärts gelegenen Seite der Auspuffleitung her.
  • Ferner ist in der Ansaugleitung 503 eine erste Bypass-Leitung 511A angeordnet, um das Drosselventil 508 zu umgehen. In der ersten Bypass-Leitung 511A ist ein Schrittmotorventil (im folgenden als STM-Ventil bezeichnet) 512 vorgesehen, das als ISC-Ventil wirkt, und ein Wachsschnelleerlaufluftventil 513 des Öffnungsgrads gemäß der Motorwassertemperatur eingestellt, ist am STM-Ventil 512 befestigt.
  • Das STM-Ventil 512 weist einen Ventilkörper 512a auf, der auf einen Ventilsitzbereich aufliegt, der in der ersten Bypass-Leitung 511A ausgebildet ist, einen Schrittmotor (ISC-Betätigungseinrichtung) 512b zum Einstellen der Ventilkörperposition, und eine Feder 512c, welche dem Ventilkörper 512a in einer Richtung vorspannt, um diesen auf den Ventilsitzbereich zu drücken (in eine Richtung, um die erste Bypass-Leitung 511A zu schließen). Die Ventilkörperposition relativ zur Ventilsitzposition kann in einer mehrstufigen Weise durch den Schrittmotor 512b eingestellt werden. Durch die Einstellung der Ventilkörperposition wird die Öffnung zwischen dem Ventilsitzbereich und dem Ventilkörper 412a, d. h. der Öffnungsgrad des STM-Ventils 512, eingestellt. Anstelle des Schrittmotors 512b kann ein Gleichstrommotor verwendet werden.
  • Die Steuerungen des Antriebs des Schrittmotors 512b wird durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 525 erreicht, und die Zufuhr der Ansaugluft zum Motor 501 über die erste Bypass-Leitung 51A wird durch den Schrittmotorantrieb ausgeführt. Daher kann die Ansaugluftzufuhr über die Bypass-Leitung 511A unabhängig von der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erreicht werden. Zusätzlich kann durch Ändern des Öffnungsgrads des STM-Ventils 512 die Ansaugluftzufuhrmenge (Drosselbypassansaugluftmenge) über den Bypass 511A veränderlich eingestellt werden.
  • Ferner ist die Ansaugleitung 503 mit einer zweiten Bypass-Leitung 511B versehen, um das Drosselventil 508 zu umgehen, und ein Luftbypassventil 514 ist in der Leitung 511B vorgesehen. Das Bypass-Ventil 514 hat einen Ventilkörper 514a, der an einem Ventilsitzbereich anliegt, der in der zweiten Bypass-Leitung 511B ausgebildet ist, und eine Membranbetätigungseinrichtung 514b zum Einstellen der Ventilkörperposition. Die Betätigungseinrichtung 514b weist eine Membrankammer auf, die mit einer Pilotleitung 641 versehen ist, die mit der Ansaugleitung auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils verbunden ist, und ein Elektromagnetventil 642 für die Luftbypassventilsteuerung ist in der Leitung 641 vorgesehen.
  • Wie im Fall des Schrittmotors 512b, wird die Steuerung des Antriebs des elektromagnetischen Ventils 642 von der ECU 525 ausgeführt. Daher kann die Ansaugluftzufuhr zum Motor 501 über die zweite Bypass-Leitung 511B unabhängig von der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erreicht werden, und die Ansaugluftzufuhrmenge über den Bypass 511B kann variabel eingestellt werden, indem der Öffnungsgrad des Elektromagnetventils 642 verändert wird. Grundsätzlich wird das Elektromagnetventil 642 zur Zeit des Magerverbrennungsbetriebs in einen offenen Zustand versetzt, und während des Betriebs in einem anderen als dem Magerverbrennungsbetrieb in einen geschlossenen Zustand versetzt.
  • Die Abgasrezirkulationsleitung (EGR-Leitung) 580 zum Zurückführen des Auspuffgases zum Ansaugsystem ist zwischen der Auspuffleitung 504 und der Ansaugleitung 503 angeordnet, und ein EGR-Ventil 581 ist in der Leitung 580 angeordnet. Das EGR-Ventil 581 hat einen Ventilkörper 581a, der zur Anlage gegen einen Ventilsitzbereich angeordnet ist, der in der EGR- Leitung 580 ausgebildet ist, und eine Membranbetätigungseinrichtung 581b zum Einstellen der Ventilkörperposition. Die Betätigungseinrichtung 581b hat eine Membrankammer, die mit einer Pilotleitung 582 versehen ist, die mit der Ansaugleitung auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils verbunden ist, und ein Elektromagnetventil 583 für die EGR-Ventilsteuerung ist in der Leitung 582 angeordnet.
  • Wie im Fall des Schrittmotors 512b wird die Steuerung des Antriebs des Elektromagnetventils 583 von der ECU 525 ausgeführt, und das Auspuffgas kann zum Ansaugsystem über die EGR-Leitung 580 durch die Antriebssteuerung des Elektromagnetventils 583 zurückgeführt werden.
  • In 29 bezeichnet das Bezugszeichen 515 eine Kraftstoffdruckeinstelleinrichtung, die in Reaktion auf den Negativdruck in der Ansaugleitung 503 betrieben wird. Die Kraftstoffdruckeinstelleinrichtung 515 stellt den Druck des Kraftstoffs ein, der von den Einspritzdüsen 509 eingespritzt wird, indem ein Kraftstoffmenge eingestellt wird, die von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffpumpe zu einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank zurückgeführt wird.
  • Zur Steuerung des Motorsystems sind verschiedene Sensoren vorgesehen. Zuerst sind, wie in 29 gezeigt, in demjenigen Abschnitt der Ansaugleitung 503, in den durch die Luftreinigungseinrichtung 507 hindurchtretende Ansaugluft strömt, ein Luftstromsensor (Ansaugluftmengensensor) 517 zum Erfassen einer Ansaugluftmenge aus der Karman-Wirbelinformation, ein Ansaugtemperatursensor 518 und ein Luftdrucksensor 519 angeordnet. Ferner sind in demjenigen Bereich der Ansaugleitung 503, in dem das Drosselventil 508 angeordnet ist, ein Potentiometerpositionssensor 520 zum Erfassen des Öffnungsgrads des Drosselventils 508 und ein Leerlaufschalter 521 angeordnet. Ferner sind auf der Seite der Auspuffleitung 504 ein linearer Sauerstoffkonzentrationssensor (im folgenden als linearer O2-Sensor bezeichnet) 522 zum linearen Erfassen der Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas auf der mageren Seite des Luftkraftstoffverhältnisses, ein Wassertemperatursensor 523 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers für den Motor 501, ein Kurbelwinkelsensor 524 zum Erfassen des Kurbelwinkels, der in 30 gezeigt ist, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 530 und ähnliches angeordnet. Der Kurbelwinkelsensor 524 hat auch die Funktion eines Umdrehungsgeschwindigkeitssensors zum Erfassen der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne. Ferner werden Erfassungssignale von diesen Sensoren und Umschaltern der ECU 525 eingegeben.
  • Wie in 30 gezeigt, ist der Hauptteil der ECU 525 als Computer mit einer CPU (arithmetische Betätigungsvorrichtung) 526 aufgebaut. Die CPU 526 wird mit Erfassungssignalen vom Ansaugtemperatursensor 518, Atmosphärendrucksensor 519, Drosselpositionssensor 520, dem linearen 02-Sensor 522, dem Wassertemperatursensor 523 und ähnlichem über ein Eingabeinterface 528 und einen Analog/Digitalumwandler 529 versorgt, und wird direkt mit Erfassungssignalen vom Luftstromsensor 517, Leerlaufschalter 521, Kurbelwinkelsensor 524, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 535 und ähnlichem über ein Eingabeinterface 535 versorgt.
  • Ferner transferiert die CPU 526 Daten zwischen sich und einem ROM 536 zum Speichern von Programmdaten, Festwertdaten und verschiedenen Daten, und zwischen sich und einem RAM 537 zum überschreibbaren Speichern verschiedener Daten.
  • Gemäß den Ergebnissen verschiedener Berechnungen durch CPU 526 gibt die ECU 525 verschiedene Steuersignale zum Steuern des Betriebszustands des Motors 501 ab, wie beispielsweise das Kraftstoffeinspritzsteuersignal, das Zündzeitpunktsteuersignal, das ISC-Steuersignal, das Bypass-Steuersignal und das EGR-Steuersignal.
  • Das von der CPU 526 ausgegebene Signal für die Kraftstoffeinspritzsteuerung (Luftkraftstoffverhältnissteuerung) wird zu einem Einspritzdüsenmagnet 509a (genauer einem Transistor für den Einspritzdüsenmagnet 509a) zum Steuern des zugeordneten Einspritzventils 509 über einen Einspritztreiber 539 ausgegeben. Ferner wird das Zündzeitpunktsteuersignal von der CPU 526 zu einem Leistungstransistor 541 über einen Zündungstreiber 540 ausgegeben. Eine Ausgabe des Transistors 541 wird Zündkerzen 516 über eine Zündspule 542 und einen Verteiler 543 geleitet, und die Zündkerzen 516 werden nacheinander gezündet.
  • Ferner wird das ISC-Steuersignal von der CPU 526 zu einem Schrittmotor 512b über einen ISC-Treiber 544 ausgegeben. Das Bypass-Luftsteuersignal von der CPU 526 wird zu einem Magneten 642a eines Elektromagnetventils 5142 für eine Luftbypassventilsteuerung über einen Bypass-Lufttreiber 545 ausgegeben. Das EGR-Steuersignal von der CPU 526 wird zu einem Magneten 583a eines Elektromagnetventils 583 für die EGR-Ventilsteuerung über einen EGR-Treiber 546 ausgegeben.
  • In Bezug auf die Luftkraftstoffverhältnissteuerung weist die ECU 525 in funktioneller Weise eine Ansaugluftmengensteuereinrichtung 701 eine Luftkraftstoffverhältnissteuereinrichtung 710 und eine Kraftstoffzufuhreinrichtung 711, wie in 28 gezeigt. Die Ansaugluftmengensteuereinrichtung 711 stellt das Luftbypassventil 514 zur Zeit des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb in einen geschlossenen Zustand, um hierdurch die Ansaugluftmenge zu erhöhen, die der Verbrennungskammer 502 des Motors zugeführt wird. Um das Luftkraftstoffverhältnis gemäß dem Betriebszustand des Motors 501 zu steuern, weist die Luftkraftstoffverhältnissteuereinrichtung 710 eine Solluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 704 zum Einstellen eines Solluftkraftstoffverhältnisses gemäß dem Motorbetriebszustand auf, und eine Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung 705 zum Einstellen einer Kraftstoffmenge, um das derart eingestellte Solluftkraftstoffverhältnis zu realisieren. Ferner führt die Kraftstoffzufuhreinrichtung 711 Kraftstoff dem Motor 501 gemäß der derart eingestellten Kraftstoffmenge zu. Die Kraftstoffzufuhreinrichtung 711 entspricht der Einspritzdüse 509.
  • Die Solluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 704 funktioniert als Folgeänderungseinrichtung 702 zum kontinuierlichen Ändern des Luftkraftstoffverhältnisses, um einer Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge zur Zeit des Umschaltens (im folgenden als „S → L-Umschalten" bezeichnet) vom Motorbetrieb mit dem Luftkraftstoffverhältnis auf der Kraftstoff-fetten Seite (einschließlich dem Betrieb mit dem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis) in den Betrieb mit dem Luftkraftstoffverhältnis auf der Kraftstoff-mageren Seite zu folgen. Die Folgeänderungseinrichtung 702 weist in funktioneller Weise eine Vergleichseinrichtung 703 auf, eine Übergangssolluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 707, eine Backup-Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 706, eine Veränderungsverhinderungs/Unterdrückungseinrichtung 708 und eine Korrektureinrichtung 709.
  • Die Vergleichseinrichtung 703 vergleicht die Ansaugluftmenge unmittelbar vor den Start des S → L-Umschaltens mit der Ansaugluftmenge während dem Übergangsschaltbetrieb. Die Backup-Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 706 stellt das Backup-Luftkraftstoffverhältnis ein, das sich graduell vom Luftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des S → L-Umschaltens in das Endsolluftkraftstoffverhältnis nach dem Umschalten ändert. Die Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung 705 kann eine Einrichtung zum Einstellen der Kraftstoffmenge gemäß dem größeren des Übergangssolluftkraftstoffverhälnisses, das von der Einstelleinrichtung 707 eingestellt wird, und des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses sein. Ferner verhindert oder unterdrückt die Veränderungsverhinderungs/Unterdrückungseinrichtung 708 eine Änderung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses, das unmittelbar nach dem S → L-Umschalten eingestellt wird.
  • Die Übergangssolluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 707 stellt das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis (Solluftkraftstoffverhältnis im Übergangsschaltbetrieb) auf der Basis des Vergleichsergebnisses in der Vergleichseinrichtung 703 ein. Statt dessen kann die Einstelleinrichtung 707 eine Einrichtung zum Einstellen des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses über eine vorbestimmte Periode auf der Basis des Vergleichsergebnisses in der Vergleichseinrichtung 703 sein, und zum Einstellen des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode, wobei sich dieses Verhältnis graduell vom Übergangssolluftkraftstoffverhältnis zum Zeitpunkt, wenn die vorbestimmte Zeitperiode verstreicht, zum Endsolluftkraftstoffverhältnis verändert. Alternativ kann die Einstelleinrichtung 707 eine Einrichtung zum Einstellen des Übergangssolluft kraftstoffverhältnisses sein, das sich graduell vom Übergangssolluftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des dem S → L-Umschaltens zum Endsolluftkraftstoffverhältnis ändert. In diesem Fall wird die Änderungsgeschwindigkeit des derart eingestellten Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses so eingestellt, daß es höher ist, wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit höher ist. Statt dessen ist es auch möglich, die Änderungsgeschwindigkeit des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses derart einzustellen, daß es sich von demjenigen, das den Betriebszustand des Motors bei hoher Umdrehungsgeschwindigkeit entspricht, zu demjenigen ändert, das dem Betriebszustand bei niedriger Umdrehungsgeschwindigkeit entspricht.
  • Die Korrektureinrichtung 709 korrigiert die Ansaugluftmenge während des Übergangsumschaltbetriebs, die von der Vergleichseinrichtung 703 gemäß einer Änderung des Drosselventils zu vergleichen ist, die von einer künstlichen Betätigung verursacht wird, und stellt eine Korrekturmenge auf der Basis der Ansaugluftmengenänderungsinformation des Motors 501 ein. Ferner leitet die Korrektureinrichtung 709 die Ansaugluftmenge ohne Beziehung zum dem S → L-Umschalten aus einer Zuordnung her, wobei der Drosselöffnungsgrad und die Motorumdrehungsgeschwindigkeit als Parameter verwendet werden, um das eingestellte Übergangssolluftkraftstoffverhältnis entsprechend einer Änderung des Drosselöffnungsgrads zu korrigieren, die von der künstlichen Betätigung verursacht wird.
  • Um das in der oben beschriebenen Weise bestimmte Luftkraftstoffverhältnis zu erreichen, stellt das Motorsystem die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite Tinj entsprechend dem Steuersignal von der Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung 705 auf der Basis der folgenden Gleichung (1) ein
    Tinj(j) = TB⋅K⋅KAFL + TD
    oder Tinj(j) = TB⋅K + TD (1) wobei TB eine Basisbetriebszeit der Einspritzdüse 509 angibt. Die Basisbetriebszeit TB wird auf der Basis der Ansaugluftmenge A/N für jede Umdrehung des Motors bestimmt, wobei diese Menge von der die Ansaugluftmenge A betreffenden Information vom Luftstromsensor 517 und der die Motorumdrehungsgeschwindigkeit N betreffenden Information vom Kurbelwinkelsensor (Motorumdrehungsgeschwindigkeitssensor) 524 hergeleitet wird. Ferner gibt KAFL einen Magerkorrekturkoeffizienten an. K ist ein Korrekturkoeffizient K, der entsprechend der Motorkühlwassertemperatur, der Ansaugtemperatur, dem Luftdruck und ähnlichem eingestellt wird, und Td ergibt eine Totzeit an, die gemäß der Batteriespannung eingestellt wird.
  • Das Motorsystem übt den Magerverbrennungsbetrieb aus, wenn die Magerbetriebsbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt, daß eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
  • Ferner bestimmt das Motorsystem das Solluftkraftstoffverhältnis gemäß einem des ersten bis sechsten Steuermodus, die nachfolgend beschrieben werden.
  • Erster Steuermodus
  • Im ersten Steuermodus werden die Vergleichseinrichtung 703, die Übergangssolluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 707 und die Backup-Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 706 unter den verschiedenen Elementen der in 28 gezeigten Folgeänderungseinrichtung 702 verwendet, und die Einstellung der Kraftstoffmenge in der Kraftstoffmengeneinstell einrichtung 705 wird gemäß dem größeren des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses und des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses durchgeführt.
  • Ferner wird in dem Steuermodus der in 31 gezeigte Fluß (Einstellroutine für das Solluftkraftstoffverhältnis AFN) wiederholt in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus ausgeführt.
  • In der Einstellroutine wird zuerst eine Bestimmung durchgeführt, ob der Umschaltzustand in den Magerverbrennungsbetrieb erreicht ist (Schritt S501). Wird in Schritt S501 bestimmt, daß der Umschaltzustand in den Magerverbrennungsbetrieb nicht erreicht ist, ist die Ausführung der Routine im gegenwärtigen Steuerzyklus vollständig ausgeführt, und der in 31 gezeigte Fluß wird von Schritt S501 aus dem nächsten Steuerzyklus wieder gestartet.
  • Wird andererseits in Schritt S501 bestimmt, das der Umschaltzustand in dem Magerverbrennungsbetrieb erreicht ist, wird das Solluftkraftstoffverhältnis AFS, das ein Luftkraftstoffverhältnis ist, das letztlich im Magerverbrennungsbetriebszustand erreicht wird, in einer üblichen Weise eingestellt (Schritt S502). Im nächsten Schritt S503 wird eine Bestimmung durchgeführt, um eine anfängliche tatsächliche Ansaugluftmenge Q(0) des Motors 501 schon gemessen worden ist oder nicht.
  • Wird in Schritt 503 bestimmt, daß die Messung der tatsächlichen Ansaugluftmenge nicht vollständig ausgeführt worden ist, geht der Fluß zu Schritt S504 weiter. In Schritt S504 wird ein Erfassungssignal des Luftstromsensors 517 gelesen, und dieses Signal wird als anfängliche tatsächliche Ansaugluftmenge Q(0), die dem Motor 501 zugeführt wird, unmittelbar nach dem Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb eingestellt. Im nächsten Schritt S505 wird das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL auf seinen Anfangswert eingestellt (theoretisches Luftkraftstoffverhältnis 14, 7).
  • Wird andererseits in Schritt S503 bestimmt, daß die Messung der tatsächlichen Ansaugluftmenqe Q(0) vollständig ausgeführt ist, und wird daher das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb ausgeführt (Übergangszustand), geht der Strom zu Schritt S506 weiter. In Schritt S506 wird ein Erfassungssignal des Luftstromsensors 517 gelesen, und dieses Signal wird als tatsächliche Ansaugluftmenge Q(n) im Übergangszustand zur Zeit des Lesens der Sensorausgabe eingestellt. Die tatsächliche Ansaugluftmenge Q(n) variiert im allgemeinen von Zeit zu Zeit. Im nächsten Schritt S507 wird ein Solluftkraftstoffverhältnis AFQ (entsprechend der charakteristischen Kurve AFQ, die in 32 gezeigt ist), das durch Berücksichtigung der tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(n) bestimmt wird, gemäß der folgenden Gleichung (2) eingestellt. AFQ = (Q(n)/Q(0)) ⋅ 14,7 (2)
  • In der Folgeänderungseinrichtung 702 werden die Ansaugluftmenge Q(0) gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände und die Ansaugluftmenge Q(n) während des Übergangsumschaltbetriebs von der Vergleichseinrichtung 703 verglichen, und ein Solluftkraftstoffverhältnis AFQ wird von der Solluftmengeneinstelleinrichtung 704 entsprechend dem Vergleichsergebnis (Q(n)/Q(0)) eingestellt.
  • Im nächsten Schritt S508 wird das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL entsprechend der folgenden Gleichung (3-1) eingestellt. AFL = AFL + ΔAFL (3-1) wobei ΔAFL ein Inkrement zum Erhöhen des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses AFL (entsprechend der charakteristischen Kurve AFL, die in 32 gezeigt) vom theoretischen Luftkraftstoffverhältnis 14, 7 zum Luftkraftstoffverhältnis im Magerverbrennungsbetrieb ist. Der vorbestimmte Festwert wird für das Inkrement verwendet.
  • In der Folgeänderungseinrichtung 702 wird das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL, das sich graduell vom anfänglichen Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL (14, 7) gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände zum Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS zur Zeit des Vollendens des Umschaltens ändert, von der Backup-Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 706 eingestellt.
  • Im nächsten Schritt S509 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL größer ist als das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS. Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S509 „JA", geht der Strom zu Schritt S511 weiter, nachdem das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL auf das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS in Schritt S510 eingestellt worden ist. Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S509 „NEIN" geht der Strom von Schritt S509 zu Schritt 511 weiter. Dies bedeutet, daß in den Schritten 5509 und S510 die obere Grenze des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses AFL überprüft wird.
  • Im nächsten Schritt S511 werden das Solluftkraftstoffverhältnis AFQ, das in Schritt S507 hergeleitet wird, und das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL, das in Schritt S508 her geleitet wird, verglichen, um ein Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN einzustellen, das gegenwärtig zu verwenden ist, und ein größeres der Luftkraftstoffverhältnisse wird als Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN eingestellt.
  • Infolgedessen wird in der Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung 705 die Kraftstoffmenge gemäß einem größeren des Solluftkraftstoffverhältnisses AFQ, welches der tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(n) entspricht, und des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses AFL eingestellt, das eingestellt wird, um sich vom Anfangsluftkraftstoffverhältnis zum Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS im Magerverbrennungsbetrieb mit Ablauf der Zeit zu erhöhen.
  • Gemäß dem ersten Steuermodus wird, wie in 32 gezeigt, das Solluftkraftstoffverhältnis AFQ, das größer ist als das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL, als Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN zur Zeit des S → L-Umschaltens verwendet, so daß der Motorbetrieb gemäß der tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(n) durchgeführt wird, die sich von Zeit zu Zeit im Übergangszustand ändert.
  • Im Übergangszustand nimmt ein Betrag der sich erhöhenden Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(n) pro Zeiteinheit mit dem Zeitablauf ab. Die tatsächliche Ansaugluftmenge Q(n) ändert sich daher nicht so signifikant anwachsend, nachdem eine gewisse Zeitperiode von dem Moment an verstrichen ist, wenn der Übergangszustand eingetreten ist. Wie in 32 gezeigt, ändert sich das Solluftkraftstoffverhältnis AFQ im Übergangszustand in gleicher Weise wie im Fall der tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(n). Daher wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN, wenn das Solluftkraftstoffverhältnis AFQ als Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN verwen det wird, nicht das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS erreichen, auch wenn eine relativ lange Zeitdauer von dem Moment an verstrichen ist, wenn der Übergangszustand begonnen wurde.
  • Wird andererseits das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL als Übergängssolluftkraftstoffverhältnis AFN nach der Zeit verwendet, bei der die in 32 gezeigte charakteristische Kurve AFQ für das Solluftkraftstoffverhältnis die in 32 gezeigte charakteristische Kurve AFL für das Backup-Luftkraftstoffverhältnis schneidet, das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN weich zum Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS verändert. Nach der Zeit, bei der die beiden charakteristischen Kurven einander schneiden, ist eine ausreichend lange Zeitdauer von dem Moment an verstrichen, wenn das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb gestartet wurde, und die Ansaugluftmenge wird daher ebenfalls ausreichend erhöht. Aus diesem Grund tritt auch dann, wenn das Luftkraftstoffverhältnis nicht zum Solluftkraftstoffverhältnis AFQ entsprechend der tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(n), sondern zum Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL gesteuert wird, ein Verlangsamungsgefühl nicht auf.
  • Danach ist der Übergangsumschaltzustand beendet, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS erreicht hat. Nachdem der Übergangsumschaltzustand beendet ist, wird das Luftkraftstoffverhältnis zum Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS in der gleichen Weise wie im üblichen Fall geregelt.
  • Gemäß dem ersten Steuermodus wird während des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb die Luftkraftstoffverhältnissteuerung derart ausgeführt, daß das Luftkraftstoffver hältnis einer Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge folgt. Infolgedessen kann eine Verzögerung der Luftmengensteuerung bezüglich der Kraftstoffeinspritzsteuerung verhindert werden, so daß das Auftreten eines Verlangsamungsgefühls wirksam verhindert werden kann. Ferner wird im ersten Steuermodus die Leistung des Motors 501 im wesentlichen konstant gehabten, da das Luftkraftstoffverhältnis in Richtung zur mageren Seite zur Erhöhung der tatsächlichen Luftmenge verändert wird, so daß ein Stoß während des Umschaltens der Betriebszustände nicht auftritt. Ferner kann auch dann, wenn eine künstliche Betätigung durchgeführt wird, der Motor 501 mit dem Solluftkraftstoffverhältnis betrieben werden. Ferner ist es gemäß dem ersten Steuermodus nicht erforderlich, einen speziellen Sensor zusätzlich vorzusehen, der Steueralgorithmus wird vereinfacht und die Motorbetriebssteuerung kann mit hoher Zuverlässigkeit ausgeführt werden.
  • Zweiter Steuermodus
  • Wie der erste Steuermodus werden hauptsächlich die Vergleichseinrichtung 703, die Übergangssteuereinstelleinrichtung 707 und die Backup-Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 706 unter den Elementen der in 28 gezeigten Folgeänderungseinrichtung 702 verwendet, und das Einstellen der Kraftstoffmenge in der Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung 705 wird gemäß eines größeren des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses und des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses ausgeführt. Das Merkmal des zweiten Steuermodus ist, daß die Änderungsrate des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses höher gemacht wird, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 501 höher wird.
  • Im zweiten Steuermodus wird der in 33 gezeigte Fluß (Einstellroutine für das Solluftkraftstoffverhältnis AFN) von der ECU 525 in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus ausgeführt. Der in 33 gezeigte Fluß ist grundsätzlich der gleiche wie der in 31 bezüglich des ersten Steuermodus gezeigte Fluß. Dies bedeutet, daß in dem in 33 gezeigten Fluß die Schritte S601 bis S611 ausgeführt werden, die jeweils den Schritten S501 bis S511 von 31 entsprechen, und der Schritt S612, der in der Routine von 31 nicht vorgesehen ist.
  • Vereinfacht gesprochen wird in dem in 33 gezeigten Fluß zunächst in Schritt S601 eine Bestimmung durchgeführt, ob der Umschaltzustand in den Magerverbrennungsbetrieb erreicht ist. Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", wird das Ausführen der Routine im gegenwärtigen Zyklus beendet. Ist das Ergebnis der Bestimmung „JA", wird ein mageres Solluftkraftstoffverhältnis AFS eingestellt (Schritt S602).
  • Wird als nächstes im Schritt S603 bestimmt, daß eine Messung einer anfänglichen tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(0) noch nicht vollständig ausgeführt ist, wird eine Luftstromsensorausgabe als anfängliche tatsächliche Ansaugluftmenge Q(0) eingestellt (Schritt S604), und das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL wird auf seinen Anfangswert eingestellt (theoretisches Luftkraftstoffverhältnis 14, 7) (Schritt S605). Wird andererseits in Schritt S603 bestimmt, daß die Messung der anfänglichen tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(0) vollständig ausgeführt ist, wird eine Luftstromsensorausgabe als tatsächliche Ansaugluftmenge Q(n) im Übergangszustand eingestellt (Schritt S606). Im nächsten Schritt S607 wird das Solluftkraftstoffverhältnis AFQ (entsprechend der in 34 gezeigten charakteristischen Kurve AFQ) gemäß der oben beschriebe nen Gleichung (2) eingestellt, die nachfolgend nochmals angegeben wird. AFQ = (Q(n)/Q(0)) ⋅ 14,7 (2)
  • Im nächsten Schritt S612 wird die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne vom Kurbelwinkelsensor 24 gelesen, der als Motorumdrehungsgeschwindigkeitssensor dient, und in Schritt S608 wird das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL auf der Basis der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne gemäß der folgenden Gleichung (3-2) eingestellt. AFL = AFL + ΔAFL(Ne) (3-2) wobei ΔAFL(Ne) ein Inkrement zum Erhöhen des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses AFL (entsprechend den charakteristischen Kurven AFL1 und AFL2, die in 7 gezeigt sind) vom theoretischen Luftkraftstoffverhältnis 14, 7 in Richtung des Luftkraftstoffverhältnisses im Magerverbrennungsbetrieb angibt. Das Inkrement wird gemäß der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne eingestellt. Zu diesem Zweck wird das Inkrement ΔAFL entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne aus einer ΔAFL⋅Ne-Zuordnung ausgelesen, die beispielsweise vorher in der ECU 525 gespeichert worden ist. Alternativ wird das Inkrement ΔAFL entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne gemäß einer Berechungsgleichung berechnet, welche die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne als Variable enthält.
  • Infolgedessen nimmt das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL einen Wert auf der Seite der charakteristischen Kurve AFL1, die in 34 gezeigt ist, im hohen Umdrehungsgeschwindigkeitsbereich des Motors ein, und nimmt einen Wert auf der Seite der charakteristischen Kurve AFL2, die in 34 gezeigt ist, im niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeitsbereich des Motors ein.
  • In den nächsten Schritten S609 und S610 wird die obere Grenze des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses AFL überprüft, und in Schritt S611 wird ein größeres des Solluftkraftstoffverhältnisses AFQ und des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses AFL als Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN eingestellt.
  • Gemäß dem zweiten Steuermodus wird die Luftkraftstoffverhältnissteuerung, die im wesentlichen die gleiche als im Fall des ersten Steuermodus ist, ausgeführt, wobei die gleichen Vorteile wie diejenigen erreicht werden können, die in Bezug auf den ersten Steuermodus erläutert wurden.
  • Dritter Steuermodus
  • Im dritten Steuermodus wird unter den verschiedenen Elementen der Folgeänderungseinrichtung 702 nur die Übergangssolluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 707 verwendet, um das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN einzustellen, und beim Einstellen des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFN wird ein Inkrement ΔAFN (Ne) des Luftkraftstoffverhältnisses eingestellt, indem die tatsächliche Ansaugluftmenge berücksichtigt wird.
  • Im dritten Steuermodus wird der in 35 gezeigte Fluß (Einstellroutine für das Solluftkraftstoffverhältnis AFN) von der ECU 525 in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus ausgeführt. In dem in 35 gezeigten Fluß werden die in 33 gezeigten Schritte S601, S602, S603', S605', S612 und S608' bis S610' ausgeführt, die den Schritten S601 bis S603, S605, S612 und S608 bis S610 entsprechen, die in 33 gezeigt sind.
  • In dem in 35 gezeigten Fluß wird zunächst in Schritt 5601 bestimmt, ob der Umschaltzustand in dem Magerverbrennungsbetrieb erreicht ist. Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN" ist das Ausführen der Routine im gegenwärtigen Zyklus geändert, und ist das Ergebnis der Bestimmung „JA", wird das magere Solluftkraftstoffverhältnis AFS eingestellt (Schritt S602).
  • Wird als nächstes in Schritt S603' bestimmt, daß eine Messung der anfänglichen tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(0) noch nicht vollständig ausgeführt ist, wird das Backup-Luftkraftstoffverhältnis AFL auf seinen Anfangswert gestellt (theoretisches Luftkraftstoffverhältnis 14, 7) (Schritt S605). Der Fluß geht zu Schritt S612 weiter, wo die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne vom Kurbelwinkelsensor 524 gelesen wird, der als Motorumdrehungsgeschwindigkeitssensor dient. Wird andererseits im Schritt S603 bestimmt, daß die Messung der anfänglichen tatsächlichen Ansaugluftmenge Q(0) vollständig ausgeführt ist, geht der Fluß von Schritt S603' zu Schritt S612 weiter.
  • Im nächsten Schritt S608' wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN auf der Basis der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne gemäß der folgenden Gleichung (3-3) eingestellt. AFN = AFN + ΔAFN(Ne) (3-3) wobei ΔAFN(Ne) ein Inkrement zum Erhöhen des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses AFL (entsprechend dem in 34 gezeigten charakteristischen Kurven AFL1 und AFL2) vom theoretischen Luftkraftstoffverhältnis 14, 7 in Richtung des Luftkraftstoffverhältnisses (Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS) im Magerverbrennungsbetrieb angibt. Das Inkrement wird entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne eingestellt. Zu diesem Zweck wird das Inkrement ΔAFN(Ne) entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne aus einer ΔAFN⋅Ne-Zuordnung ausgelesen, die beispielsweise vorher in der ECU 525 gespeichert worden ist. Alternativ wird das Inkrement ΔAFN(Ne) entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne gemäß einer Berechnungsgleichung berechnet, welche die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne als Variable enthält.
  • Infolgedessen nimmt das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN einen Wert auf der Seite der in 34 gezeigten charakteristischen Kurve AFL1 im Hochumdrehungsgeschwindigkeitsbereich des Motors an, und nimmt einen Wert auf der Seite der in 34 gezeigten charakteristischen Kurve RFL2 im niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeitsbereich des Motors an.
  • In der Folgeänderungseinrichtung 702 wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFN, das sich graduell vom anfänglichen Solluftkraftstoffverhältnis AFN (= 14,7) gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände in das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFS bei Vollendung des Umschaltens ändert, von der Übergangssolluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 707 eingestellt.
  • In den nächsten Schritten S609' und S610' wird die obere Grenze des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFN überprüft.
  • Gemäß dem dritten Steuermodus können die gleichen Vorteile wie diejenigen erreicht werden, die in Bezug auf den zweiten Steuermodus erläutert wurden. Da die Berechnung des Solluftkraftstoffverhältnisses AFQ nicht notwendig ist, kann eine gewünschte Motorsteuerung einfacher ausgeführt werden.
  • Vierter-Steuermodus
  • Im vierten Steuermodus werden die Übergangssolluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 702 und die Veränderungsverhinderungs/Unterdrückungseinrichtung 708 unter den verschiedenen Elementen der in 28 gezeigten Folgeänderungseinrichtung 702 verwendet, und die Änderungsrate des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses wird von einer Rate, die der hohen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors entspricht, zu einer Rate verändert, die der niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors entspricht.
  • Im vierten Steuermodus wird der in 36 gezeigte Fluß (Einstellroutine für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT) von der ECU 525 ausgeführt. In diesem Fluß wird zunächst in Schritt S701 bestimmt, ob der Motor 501 im Magerverbrennungsbetriebsbereich betrieben wird. Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", ist die Ausführung der Routine im gegenwärtigen Zyklus beendet. Ist das Ergebnis der Bestimmung „JA", d. h., wird der Eintritt in den Magerverbrennungsbetriebsbereich (der Start des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb) im Schritt S701 bestimmt, wird die Zählbetätigung der Anzahl der Hübe gestartet, die in den Verbrennungskammern des Motors von dem Moment an ausgeführt werden, wenn das Umschalten der Betriebszustände beginnt. Im nächsten Schritt S703 wird eine vorbestimmte Zeitperiode t0, die der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne gerade vor dem Umschalten der Be triebszustände entspricht, unter Bezugnahme auf eine t0⋅Ne-Zuordnung abgeleitet, die vorher in der ECU 525 gespeichert worden ist. In der Zuordnung werden vorbestimmte Zeitperioden t0 gespeichert, die jeweils den nachfolgend aufgelisteten Motorumdrehungsgeschwindigkeiten Ne entsprechen. Die vorbestimmte Zeitperiode t0 nimmt einen kleineren Wert ein, wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne höher wird. Als nächstes wird bestimmt, ob eine Zeitperiode t, die der gezählten Anzahl der Hübe entspricht, kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t0.
    Ne (U/min) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500
    Wird in Schritt S703 bestimmt, daß die Zeitperiode t, die der Hubanzahl entspricht, kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t0, geht der Fluß zu Schritt S704 weiter. In Schritt S704 wird das Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände als Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT eingestellt. Eine Änderung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT vom Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb wird daher durch die Funktion der Veränderungsverhinderungs/Unterdrückungseinrichtung 708 unterdrückt, bis die vorbestimmte Zeitperiode t0 von dem Moment an verstrichen ist, wenn das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb gestartet worden ist (siehe 37). Der Grund hierfür liegt darin, daß ein Verlangsamungsgefühl auftritt, wenn das Solluftkraftstoffverhältnis unmittelbar nach dem Start des Umschaltens erhöht wird, da die tatsächliche Ansaugluftmenge sich zu erhöhen beginnt, nachdem eine Totzeit von dem Moment an verstrichen ist, wenn das Umschalten in dem Motorverbrennungsbetrieb gestartet worden ist. Durch Unterdrücken des Er höhens des Solluftkraftstoffverhältnisses in der oben beschriebenen Weise kann das Auftreten eines Verlangsamungsgefühls verhindert werden.
  • Danach geht der Fluß zu Schritt S705 weiter, wenn in Schritt S703 bestimmt wird, daß die Zeitperiode t länger ist als die vorbestimmte Zeitperiode t0. In Schritt S705 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gleich ist oder kleiner als ein vorbestimmten Luftkraftstoffverhältnis AFT1, das größer ist als das Sollluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten in dem Magerverbrennungsbetrieb und kleiner als das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF.
  • Wird der Schritt S705 zum ersten Mal ausgeführt, ist das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gleich dem Wert AF-TI, und daher kleiner als der vorbestimmte Wert AFT1. Der Fluß geht daher zu Schritt S706 weiter. In Schritt S706 wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der folgenden Gleichung (4-1) berechnet. AFT = (1 – AFTTL) ⋅ AFTI + AFTTL ⋅ AFT1 (4-1) wobei der Koeffizient AFTTL ein Berechnungskoeffizient für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis ist. Der Koeffizient AFTTL nimmt einen Anfangswert „0" ein, wie es die vorbestimmte Zeitperiode t0 von dem Moment an verstrichen ist, wenn das Umschalten der Betriebszustände gestartet worden ist. Nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode t0 wird der Koeffizient AFTTL durch ein Inkrement AFTTL1 jedes Mal erhöht, wenn ein Hub in der entsprechenden Verbrennungskammer des Motors vollständig ausgeführt ist (die Anzahl der Hübe wird jedes Mal hochgezählt), und er nimmt einen Endwert „1" ein, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 erreicht hat. Eine Erklärung hinsichtlich des Einstellens des Inkrements AFTL1 wird später gegeben.
  • Nach Vollendung der Berechnung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT in Schritt S706 kehrt der Fluß zu Schritt S705 zurück. Die Schritte S705 und S706 werden auf diese Weise wiederholt ausgeführt, und das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT ändert sich daher, nachdem die vorbestimmte Zeitperiode t0 von dem Moment an verstrichen ist, wenn das Umschalten der Betriebszustände gestartet wurde, linear anwachsend vom Solluftkraftstoffverhältnis AFTI zum vorbestimmten Luftkraftstoffverhältnis AFT1 mit Ablauf der Zeit (siehe 37).
  • Das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 wird auf einen Wert gestellt, welcher der Grenze auf der mageren Seite des Luftkraftstoffverhältnisbereichs entspricht, in welchem eine hohe Möglichkeit gegeben ist, daß Stickstoffoxid (NOx) erzeugt wird. Es ist daher möglich, die Motorbetriebszeitperiode im Luftkraftstoffverhältnisbereich zu verkürzen, wo Stickstoffoxide leicht erzeugt werden können, indem die Änderungsrate des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT erhöht wird, während das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT einen Wert hat, der in einen Bereich fällt, der sich vom Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände zum vorbestimmten Luftkraftstoffverhältnis AFT1 ändert.
  • Danach geht der Fluß zu Schritt S707 weiter, wenn in Schritt S705 bestimmt wird, daß das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis RFT nicht gleich ist oder kleiner als das vorbestimm te Luftkraftstoffverhältnis AFT1. In Schritt S707 wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der folgenden Gleichung (4-2) berechnet. AFT = (1 – AFTTL) ⋅ AFT1 + AFTTL ⋅ AFTF (4-2) wobei AFTTL ein Berechnungskoeffizient für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis ist. Der Koeffizient AFTTL nimmt einen Anfangswert „0" ein, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 erreicht hat, und wird danach durch ein Inkrement AFTTL2 jedes Mal erhöht, wenn ein Hub in der betreffenden Verbrennungskammer des Motors ausgeführt wird. Der Koeffizient AFTTL nimmt einen Endwert „1" ein, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF zur Zeit der Vollendung des Betriebsumschaltens erreicht hat.
  • Die Inkremente AFTTL1 und AFTTL2 des Berechnungskoeffizienten für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis werden entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der volumentrischen Wirksamkeit Ev gerade vor dem Umschalten in dem Magerverbrennungsbetrieb eingestellt. Beim Einstellen der Inkremente wird beispielsweise auf ein AFTTL1⋅Ev⋅Ne-Zuordnung und eine AFTTL2⋅Ev⋅Ne-Zuordnung Bezug genommen, die vorher in der ECU 525 gespeichert wurden. In jeder der Zuordnungen werden die Inkremente AFTTL1 oder AFTTL2 entsprechend der Kombinationen der nachfolgend aufgelisteten volumentrischen Wirksamkeiten Ev und der Motorumdrehungsgeschwindigkeiten gespeichert.
    Ne (U/min) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500
    EV (%) = 20, 30, 40, 50, 60, 70
  • Nach der Berechnung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT in Schritt S707 geht der Fluß zu Schritt S708 weiter, um zu bestimmen, ob das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gleich dem Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF ist. Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN" kehrt der Fluß zu Schritt S707 zurück. Die Schritte S707 und S708 werden somit wiederholt ausgeführt. Nachdem das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 erreicht hat, ändert sich daher das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT linear vom vorbestimmten Luftkraftstoffverhältnis AFT1 zum Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF mit Ablauf der Zeit (siehe 37).
  • Wird in Schritt S708 bestimmt, daß das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gleich dem Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF ist, ist danach die in 36 gezeigte Einstellroutine für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis (Umschaltbetätigung) beendet, und die Rückkoppelungsregelung für das Luftkraftstoffverhältnis zum Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF wird gestartet.
  • Gemäß dem vierten Steuermodus ändert sich das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT, wie in 37 gezeigt, während der Umschaltbetätigung vom Start des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb zum Erreichen des Endsolluftkraftstoffverhältnisses AFTF. Diese Änderung ist als ganzes ähnlich zur Änderung (siehe 42) der tatsächlichen Ansaugluftmenge. Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten einer Verlangsamungsgefühls zu vermeiden, das durch die Tatsache verursacht wird, daß sich die Ansaugluftmenge mit der Totzeit und der Verzögerung erster Ordnung ändert.
  • Ferner kann, wie oben beschrieben, der Luftkraftstoffverhältnisbereich, in dem Stickstoffoxide leicht erzeugt werden, schnell durchschritten werden, da die Änderungsrate des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT in einer Zeitperiode hoch ist, während der sich das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT vom Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände zum vorbestimmten Luftkraftstoffverhältnis AFT1 ändert.
  • Da das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne eingestellt wird, kann eine ordnungsgemäße Steuerung des Luftkraftstoffverhältnisses durchgeführt werden.
  • Ferner können gemäß dem vierten Steuermodus die gleichen Vorteile wie diejenigen erreicht werden, die durch den ersten Steuermodus erhalten werden. Dies bedeutet, daß eine Verzögerung der Luftmengensteuerung hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzmengensteuerung und damit das Auftreten eines Verlangsamungsgefühls verhindert werden kann, da die Luftkraftstoffverhältnissteuerung derart ausgeführt wird, daß das Luftkraftstoffverhältnis einer Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge während des Umschaltens in dem Magerverbrennungsbetrieb folgt. Da das Luftkraftstoffverhältnis in Richtung der mageren Seite entsprechend einer Erhöhung der tatsächlichen Luftmenge verändert wird, wird die Leistung des Motors 501 im wesentlichen konstant gehalten, so daß das Auftreten eines Stoßes, das durch ein Umschalten der Betriebszustände verursacht wird, verhindert werden kann. Ferner kann der Motor 501 auch dann mit dem Solluftkraftstoffverhältnis betrieben werden, wenn eine künstliche Beschleunigerbetätigung vorgenommen wird. Ferner ist kein zusätzlicher Spezialsensor erforder- lich, und der Steueralgorithmus wird vereinfacht, so daß eine wirkungsvolle Motorbetriebssteuerung vorgenommen werden kann.
  • Fünfter Steuermodus
  • Im fünften Steuermodus werden unter den verschiedenen Elementen der in 28 gezeigten Folgeänderungseinrichtung 702 hauptsächlich die Einstelleinrichtung für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis 707 und eine Korrektureinrichtung 709 verwendet. Bei der Korrektur der Ansaugluftmenge gemäß einer Änderung des Drosselöffnungsgrads, die von einer künstlichen Betätigung während des Übergangsschaltbetriebs verursacht wird, stellt die Korrektureinrichtung 709 eine Korrekturmenge der Ansaugluftmenge auf der Basis einer Ansaugluftmengenänderungsinformation ein.
  • Im fünften Modus wird der in 38 gezeigte Fluß (Einstellroutine für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT) von der ECU 525 ausgeführt. In diesem Fluß wird die Ansaugluftmengenänderungsrate dQIn gemäß der folgenden Gleichung (5) berechnet (Schritt S800). dQIn = ALPH ⋅ dQIn – 1 + (1 – ALPH) ⋅ (Qn – Qn – 1) (5) wobei dQIn – 1 die Ansaugluftmengenänderungsrate ist, die im vorhergehenden Zyklus berechnet wird, und Qn und Qn – 1 die Ansaugluftmengen angeben, die im gegenwärtigen bzw. vorhergehenden Zyklus gemessen werden.
  • Bei der Berechnung der Ansaugluftmengenänderungsrate dQIn wird ein primärer Glättungsvorgang für die Ansaugluftmengenänderungsraten dQIn – 1 und dQIn im vorhergehenden und gegenwärtigen Zyklus durch Verwendung eines Gewichtungskoeffi zienten ALPH ausgeführt. Infolgedessen werden Einflüsse durch momentane Geräuschkomponenten ausgeschaltet, so daß die Ansaugluftmengenänderungsrate dQIn stabil berechnet werden kann. Nach der Berechnung der Ansaugluftmengenänderungsrate in Schritt S800 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Motor 501 im Magerbetriebsbereich betrieben wird (Schritt S801). Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", kehrt der Fluß zu Schritt S800 zurück. Die Berechnung der Ansaugluftmengenänderungsrate in Schritt S800 wird daher wiederholt in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus ausgeführt, bis ein Eintritt in den Magerverbrennungsbetriebsbereich erfolgt.
  • Danach wird das Umschalten in den Magerbetriebszustand gestartet, wenn in Schritt S801 der Eintritt in den Magerverbrennungsbetriebsbereich bestimmt wird. Dies bedeutet, daß in Schritt S802 der Zählvorgang der Anzahl der Hübe gestartet wird, die in den Verbrennungskammern des Motors nach dem Start des Umschaltens der Betriebszustände ausgeführt werden. Im nächsten Schritt S803 wird eine vorbestimmte Zeitperiode t1, die der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände entspricht, unter Bezugnahme auf eine vorher in der ECU 525 gespeicherten t1⋅Ne-Zuordnung abgeleitet. In dieser Zuordnung sind vorbestimmte Zeitperioden t1 gespeichert, die in unten aufgelisteten Motorumdrehungsgeschwindigkeiten Ne entsprechend. Als nächstes wird eine Bestimmung durchgeführt, um eine Zeitperiode, die der gezählten Hubanzahl entspricht, kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t1.
    Ne (U/min) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500
  • Wird in Schritt S803 bestimmt, daß die Zeitperiode t, die der Hubanzahl entspricht, kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t1, geht der Fluß zu Schritt 5804 weiter. In Schritt S804 wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT entsprechend der folgenden Gleichung (6) berechnet. AFT = AFTI ⋅ Qr/QI (6) wobei AFTI das Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände angibt, QI die Ansaugluftmenge gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände und Qr eine Ansaugluftmenge, die für die Berechnung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses verwendet wird.
  • Der Parameter Qr wird aus der folgenden Gleichung (7) hergeleitet. Qr = Qn – Qacc (7) wobei Qn eine Ansaugluftmenge angibt, die unmittelbar vor der Berechnung des Parameters Qr gemessen wird, und Qacc einen Ansaugluftmengenkorrekturwert angibt.
  • Der Korrekturwert Qacc, dessen Anfangswert „0" ist, nimmt einen Wert ein, der von der Ansaugluftmengenänderungsrate dQIn gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände jedes Mal erhöht wird, wenn ein Hub in der entsprechenden Verbrennungskammer des Motors ausgeführt wird. Dies bedeutet, daß der Korrekturwert Qacc einen Änderungsbetrag der Ansaugluftmenge von der Ansaugluftmenge QI zur Zeit des Umschaltens der Betriebszustände zur Ansaugluftmenge angibt, die unter der Annahme abgeleitet wird, daß sich die Ansaugluftmenge mit der Ansaugluftmengenänderungsrate dQIn ändert, die gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände bestimmt wird (hier 39) (Im allgemeinen gibt der Änderungsbetrag eine Erhöhungsmenge der Ansaugluftmenge seit der Zeit des Umschaltens der Betriebszustände an). Die Ansaugluftmengenänderungsrate dQIn entspricht einer Änderung (durch schräge unterbrochene Linien in 39 angegeben) des Drosselöffnungsgrads durch eine künstliche Betätigung, die unmittelbar vor dem Umschalten der Betriebszustände durchgeführt wird. Im allgemeinen wird eine derartige künstliche Betätigung sukzessive auch nach dem Start des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt. Um den Einfluß des Änderungsmaßes der Ansaugluftmenge auszuschalten, das durch eine Änderung des Drosselöffnungsgrads durch die künstliche Betätigung auch die Berechnung für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis hin verursacht wird, wird eine tatsächliche Ansaugluftmenge Qr abgeleitet, die sich auf das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb bezieht, indem die Änderungsmenge Qacc der Ansaugluftmenge, die durch die künstliche Betätigung verursacht wird, von der tatsächlichen Ansaugluftmenge Qn subtrahiert wird, wie in der Gleichung (7) gezeigt, und die tatsächliche Ansaugluftmenge Qr wird bei der Berechnung für die Übergangssolluftmenge AFT verwendet.
  • Zur Zeit des Umschaltens in dem Magerverbrennungsbetrieb wird das Luftkraftstoffverhältnisbypassventil 514 geöffnet, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 29 beschrieben, und die Öffnungsbetätigung des Luftbypassventils 514 ermöglicht es, daß die tatsächliche Ansaugluftmenge Q zugeführt wird. Eine Übergangscharakteristik der tatsächlichen Ansaugluftmenge Qr entspricht einer charakteristischen Kurve für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT, wie in 40 gezeigt ist.
  • Wie bereits ausgeführt, wird während der Übergangsumschaltsteuerung in den Magerverbrennungsbetrieb die Ansaugluftmenge Qn während des Übergangsumschaltbetriebs in der Korrektureinrichtung 709 korrigiert, indem das Korrekturmaß Qacc verwendet wird, das gemäß der Ansaugluftmengenänderungsinformation dQIn des Motors 501 hergeleitet wird, die eine Änderung des durch eine künstliche Betätigung verursachten Drosselöffnungsgrad angibt. Die damit korrigierte Ansaugluftmenge Qn (Ansaugluftmenge Qr, die sich auf den Umschaltbetrieb bezieht) wird zum Vergleich in der Vergleichseinrichtung 703 mit der Ansaugluftmenge QI gerade vor dem Umschaltbetrieb zugeführt, und wird zur Berechnung für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT in der Einstelleinrichtung für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis 707 zugeführt.
  • Auf diese Weise wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT auf der Basis der Ansaugluftmenge Qr eingestellt, die sich auf das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb gemäß der Gleichung (6) bezieht. Infolgedessen erhöht sich, wie in 40 gezeigt, das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT anwachsend mit Ablauf der Zeit vom Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten.
  • Danach geht der Fluß zu Schritt S806 weiter, wenn in Schritt S803 bestimmt wird, daß eine Zeitperiode, die der gezählten Anzahl der Hübe entspricht, nicht kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t1. D. h., daß die Berechnung in Schritt S804 des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT auf der Basis der Ansaugluftmenge Qr, die sich auf das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb bezieht, vollständig ausgeführt ist, wenn die vorbestimmte Zeitperiode t1 von dem Moment an verstrichen ist, wenn das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb gestartet wurde, so daß das Übergangssoll AFT das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFTI entsprechend der oberen Grenze auf der mageren Seite des Luftkraftstoffverhältnisbereichs erreicht hat, in dem Stickstoffoxid leicht erzeugt werden können (hier 40).
  • In Schritt S806 wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der folgenden Gleichung 7a berechnet. AFT = (1 – AFTTL) ⋅ AFT1 + AFTTL ⋅ AFTF (7a) wobei AFTTL ein Berechnungskoeffizient für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis ist. Der Koeffizient AFTTL nimmt einen Anfangswert „0" in einer Zeitperiode von dem Moment an ein, wenn das Umschalten der Betriebszustände gestartet wird, bis zum Moment, in dem die vorbestimmte Zeitperiode t1 verstrichen ist. Nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode t1 erhöht sich der Koeffizient AFTTL um ein Inkrement AFTTL1 jedes Mal, wenn ein Hub in der entsprechenden Verbrennungskammer des Motors vollständig ausgeführt ist, und nimmt einen Endwert „1" ein, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF erreicht hat. Wie im Fall der Inkremente AFTTL1 und AFTTL2, die beim vierten Steuermodus erläutert wurden, wird das Inkrement AFTTL1 des Berechnungskoeffizienten für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFTTL gemäß der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und dem volumetrischen Wirkungsgrad Ev gerade vor dem Umschalten in dem Magerverbrennungsbetrieb eingestellt.
  • Ist die Berechnung für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT in Schritt S806 vollständig ausgeführt, geht der Fluß zum Schritt S808 weiter. In Schritt S808 wird bestimmt, ob das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gleich dem End solluftkraftstoffverhältnis AFTF ist. Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", kehrt der Fluß zu Schritt S806 zurück.
  • Nachdem das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 überschritten hat, wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der Gleichung (7a) berechnet, wie oben erläutert. In anderen Worten wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT durch eine lineare Interpolation eingestellt. Infolgedessen kann das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT ordnungsgemäß in Richtung des Endsolluftkraftstoffverhältnisses AFTF erhöht werden, ohne daß eine Verzögerung verursacht wird, die verursacht werden würde, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der Ansaugluftmenge Qr eingestellt wird, die sich graduell wachsend erhöht, nachdem das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 erreicht worden ist. Das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF kann daher in angemessener Zeit erreicht werden.
  • Danach wird, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF erreicht hat, das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S808 „JA", und der Übergangsumschaltbetrieb ist beendet. Danach wird das Luftkraftstoffverhältnis auf das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF rückkoppelungsgeregelt.
  • Gemäß dem fünften Steuermodus können die gleiche Betätigung und Auswirkungen wie diejenigen des vierten Steuermodus erreicht werden. Einfach ausgedrückt, wird während der Umschaltbetätigung vom Start des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb bis zum Erreichen des Endsolluftkraftstoffverhältnisses AFTF eine Änderung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT ähnlich hinsichtlich einer Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge. Ferner wird die Luftkraftstoffverhältnissteuerung derart ausgeführt, daß das Luftkraftstoffverhältnis einer Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge folgt, während eine Kompensation für die künstliche Betätigung erfolgt. Damit ist es möglich, das Auftreten eines Verlangsamungsgefühls zu vermeiden. Ferner wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne eingestellt, und das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT erhöht sich linear in einer letzteren Stufe der Umschaltsteuerung, wodurch die Umschaltsteuerung ordnungsgemäß vorgenommen und in einer geeigneten Zeit vollendet werden kann. Da das Luftkraftstoffverhältnis in Richtung der mageren Seite mit einer Erhöhung der tatsächlichen Ansaugluftmenge verändert wird, kann das Auftreten eines Stoßes verhindert werden, der durch das Umschalten der Betriebszustände verursacht wird. Ferner ist ein Spezialsensor nicht notwendig, und die Motorbetriebssteuerung kann wirksam durch Verwendung eines einfachen Steueralgorithmus ausgeführt werden.
  • Sechster Steuermodus
  • Im sechsten Steuermodus werden unter den verschiedenen Elementen der in 28 gezeigten Folgeänderungseinrichtung 702 hauptsächlich die Übergangssolluftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung 707 und die Korrektureinrichtung 709 verwendet. Die Korrektureinrichtung 709 berechnet eine Ansaugluftmenge, die einer Änderung des Drosselöffnungsgrads durch eine künstliche Betätigung entspricht, und die sich nicht auf das Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb bezieht, gemäß dem Drosselöffnungsgrad und der Motorumdrehungsgeschwindigkeit. Auf der Basis des Berechnungsergebnisses korrigiert die Kor rektureinrichtung 709 die Ansaugluftmenge und damit das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis.
  • Im sechsten Modus wird der in 41 gezeigte Fluß (Einstellroutine für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT) von der ECU 525 ausgeführt. In dem Fluß wird bestimmt, ob der Motor 501 im Magerverbrennungsbetriebsbereich betrieben wird (Schritt S901). Ist das Ergebnis der Bestimmung „NEIN", wird Schritt S901 nochmals ausgeführt.
  • Danach wird das Umschalten in den Magerbetriebszustand gestartet, wenn in Schritt S901 der Eintritt in den Magerverbrennungsbetriebsbereich bestimmt wird. Dies bedeutet, daß im Schritt S902 der Zählvorgang der Anzahl der Hübe gestartet wird, die in den Verbrennungskammern des Motors nach dem Start des Umschaltens in den Magerbetriebszustand vollständig ausgeführt sind. Im nächsten Schritt S903 wird eine vorbestimmte Zeitperiode t1, die der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände entspricht, unter Bezugnahme auf eine Zuordnung abgeleitet, die ähnlich zu der T1⋅Ne-Zuordnung ist, die im fünften Steuermodus erläutert wurde, und eine Bestimmung wird durchgeführt, ob eine Zeitperiode t, die der gezählten Anzahl der Hübe entspricht, kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t1.
  • Wird in Schritt S903 bestimmt, daß die Zeitperiode t kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t1, geht der Fluß zu Schritt S904 weiter. In Schritt S904 wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis RFT gemäß der Gleichung (8) entsprechend der Gleichung (6) berechnet. AFT = AFTI ⋅ Qr/QI (8) wobei AFTI ein Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände angibt, QI eine Ansaugluftmenge gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände, und Qr eine Ansaugluftmenge angibt, die für die Berechnung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses verwendet wird.
  • Der Parameter Qr wird durch Verwendung der folgenden Gleichung (9) hergeleitet. Qr = Qn – Qacc = Qn – (Qthne – QI) (9) wobei Qn eine Ansaugluftmenge angibt, die unmittelbar vor der Berechnung des Parameters Qr gemessen wird, und Qacc ein Korrekturwert für die Ansaugluftmenge ist.
  • Der Korrekturwert Qacc hat einen Anfangswert von „0". Jedes Mal, wenn ein Hub in der Verbrennungskammer des Motors ausgeführt wird, wird der Korrekturwert Qacc auf der Basis eines vorbestimmten Werts Qthne abgeleitet, der eine Ansaugluftmenge zur Zeit des stöchiometrischen Betriebs angibt, und eine Ansaugluftmenge QI beim Start des Umschaltens in den Magerverbrennungsbetrieb. Der vorbestimmte Wert Qthne wird unter Bezugnahme auf eine vorher in der ECU 525 gespeicherte Qthne⋅Ne⋅TH-Zuordnung abgeleitet. In dieser Zuordnung sind vorbestimmte Werte Qthne gespeichert, die den Kombinationen der unten aufgelisteten Motorumdrehungsgeschwindigkeiten Ne und Drosselöffnungsgrade TH entsprechen.
    Ne (U/min) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500
    TH (V) = 0, 635, 1, 26, 1, 885, 2, 510, 3, 135, 3, 76, 4, 385 Wie im Fall des fünften Steuermodus ergibt der Korrekturwert Qacc ein Änderungsmaß der Ansaugluftmenge von der Ansaugluftmenge QI zur Zeit des Umschaltens der Betriebszustände zur Ansaugluftmenge an, die unter der Annahme hergeleitet wird, daß sich die Ansaugluftmenge mit der Ansaugluftmengenänderungsrate dQIn gerade vor dem Umschalten der Betriebszustände ändert (siehe 39). Wie in 39 gezeigt, entspricht der Korrekturwert Qacc einem Wert, der durch Subtraktion der Ansaugluftmenge QI von der Ansaugluftmenge Qthne erhalten wird. Wie oben beschrieben wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der Gleichung (8) entsprechend der Gleichung (6) berechnet. Dies bedeutet, daß wie im Fall der Berechnung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der Gleichung (6) im fünften Steuermodus das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT auf der Basis der Ansaugluftmenge Qr eingestellt wird, die einem Wert entspricht, der durch Subtraktion der Ansaugluftmenge Qacc, die durch eine Veränderung des Drosselöffnungsgrades durch eine künstliche Betätigung verursacht wird, von der Ansaugluftmenge Qn erhalten wird, und der sich auf dem Umschaltbetrieb zum Magerverbrennungsbetrieb bezieht. Infolgedessen wird der Einfluß der künstlichen Betätigung ausgeschaltet, und das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT ändert sich anwachsend mit Ablauf der Zeit vom Solluftkraftstoffverhältnis AFTI gerade vor dem Umschalten (siehe 40).
  • Danach geht der Fluß zu Schritt S906 weiter, wenn in Schritt S903 bestimmt wird, daß die Zeitperiode, die der gezählten Anzahl von Hüben entspricht, nicht kürzer ist als die vorbestimmte Zeitperiode t1. Dies bedeutet, daß dann, wenn die vorbestimmte Zeitperiode t1 verstrichen ist und daher das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 erreicht worden ist, das der oberen Grenze auf der mageren Seite des vorbe stimmten Luftkraftstoffverhältnisbereichs entspricht, in dem Stickstoffoxide leicht erzeugt werden können (siehe 49), die Berechnung (Schritt S904) des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT gemäß der Ansaugluftmenge Qr vollständig ausgeführt ist.
  • In Schritt S906 wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der Gleichung (10) entsprechend der Gleichung (7a) berechnet. AFT = (1 – AFTTL) ⋅ AFT1 + AFTTL ⋅ AFTF (10) wobei AFTTL einen Berechnungskoeffizienten für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis angibt. Wie im fünften Steuermodus erläutert, nimmt der Koeffizient AFTTL einen Anfangswert „0" an, erhöht sich durch ein Inkrement RFTTL1 jedes Mal, wenn ein Hub ausgeführt wird, nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode t1, und nimmt einen Endwert „1" an, wenn das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF erreicht ist. Ferner wird wie im Fall des fünften Steuermodus das Inkrement AFTTL1 entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne und der volumentrischen Wirksamkeit Ev gerade vor dem Umschalten in den Magerverbrennungsbetrieb eingestellt.
  • Nachdem die Berechnung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses AFT in Schritt S906 vollständig ausgeführt ist, geht der Fluß zu Schritt S908 weiter. Im Schritt S908 wird bestimmt, ob das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gleich dem Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF ist, und wenn das Bestimmungsergebnis „NEIN", ist kehrt der Fluß zu Schritt S906 zurück.
  • Nachdem das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das vorbestimmte Luftkraftstoffverhältnis AFT1 überschritten hat, wird daher das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT gemäß der Gleichung (10) berechnet. In anderen Worten wird das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT durch eine lineare Interpolation eingestellt. Infolgedessen erhöht sich das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT ordnungsgemäß in Richtung des Endsolluftkraftstoffverhältnisses AFTF ohne irgendwelche Verzögerung, wodurch das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF in einer angemessenen Zeit erreicht werden kann.
  • Danach wird, wenn das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF erreicht, das Bestimmungsergebnis in Schritt S908 „JA", und der Übergangssumschaltbetrieb ist beendet. Danach wird das Luftkraftstoffverhältnis auf das Endsolluftkraftstoffverhältnis AFTF rückkoppelungsgeregelt.
  • Gemäß dem sechsten Steuermodus können die gleichen Vorgänge und Auswirkungen wie diejenigen des vierten und fünften Steuermodus erreicht werden. Einfach ausgedrückt, wird die Luftkraftstoffverhältnissteuerung derart ausgeübt, daß das Luftkraftstoffverhältnis einer Änderung in der tatsächlichen Ansaugluftmenge folgt, während eine Kompensation für eine künstliche Betätigung erfolgt, wodurch es möglich wird, das Auftreten eines Verlangsamungsgefühls zu vermeiden. Das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis AFT wird gemäß der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne eingestellt und erhöht sich linear in der letzteren Stufe der Umschaltsteuerung, wodurch es ermöglicht wird, die Umschaltsteuerung ordnungsgemäß auszuführen und diese zum richtigen Zeitpunkt zu vollenden. Da das Luftkraftstoffverhältnis in Richtung der mageren Seite mit einer Erhöhung der tatsächlichen Ansaugluftmenge verändert wird, kann das Auftreten eines Stoßes verhindert werden, der durch das Umschalten der Betriebszustände verursacht wird. Ferner ist es nicht notwendig, einen Spezialsensor vorzusehen, und der Steueralgorithmus ist einfach.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden ersten bis sechsten Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedener Weise modifiziert werden.
  • Beispielsweise werden in der ersten bis dritten Ausführungsform der Sollansaugdruck P0 und die Basisbeträge D0, D10 und D20 des Öffnungsgrads (Einschaltverhältnis, Anhebungsmaß) des ISC-Ventils während des Umschaltens in den Magerbetrieb auf der Basis der Drosselsensorausgabe eingestellt, welche den Drosselöffnungsgrad TPS angibt. Beim Einstellen der Basisbeträge und des Sollansaugdrucks kann die volumetrische Wirksamkeit ηv anstelle des Drosselöffnungsgrad TPS verwendet werden. In diesem Fall wird beispielsweise die Ansaugmenge A/N für einen Ansaughub auf der Basis von Aufgaben eines Luftstromsensors und eines Motorumdrehungsgeschwindigkeitssensors abgeleitet, und ein Wert, der äquivalent zur volumetrischen Wirksamkeit ist, wird dadurch abgeleitet, daß das hierdurch abgeleitete A/N durch das voll öffnende A/N im gleichen Motorumdrehungsgeschwindigkeitszustand dividiert wird.
  • In der ersten bis dritten Ausführungsform werden die Öffnungsgrade des Luftbypassventils auf die Basisbeträge D0, D10 und D20 gestellt, und der Ventilöffnungsgrad wird derart rückkoppelungsgeregelt, daß eine Abweichung zwischen dem Sollansaugdruck P0 und dem tatsächlichen Ansaugdruck PB auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils oder eine Abweichung zwischen dem Sollventilöffnungsgrad L0 und dem tat sächlichen Ventilöffnungsgrad LA auf „0" gesetzt wird. Anstelle des Ansaugdrucks kann die Ansaugmenge für einen Ansaughub als Steuerparameter in der Rückkoppelungsregelung in der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet werden. Die Rückkoppelungsregelung in der ersten bis dritten Ausführungsform kann weggelassen werden. D. h. daß der Ventilöffnungsgrad oder ähnliches auf die Werte D0, D10 und D20 in offener Schleife gesteuert werden kann.
  • In der ersten und zweiten Ausführungsform erhöht der Luftbypassventilöffnungsgrad oder ähnliches anwachsend oder absinkend durch einen Korrekturbetrag D1, D11 und D21 entsprechend der Druckabweichung P0 – PB oder der Öffnungsabweichung L0 – LA korrigiert. Bei dieser Korrektur kann jedoch ein Vorgang zum Erhöhen oder Verringern des Ventilöffnungsgrads oder ähnliches durch einen Korrekturbetrag, der in vorbestimmter Weise auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner ist als der Korrekturbetrag D1, D11, D21, wiederholt ausgeführt werden, bis die Druckabweichung oder die Öffnungsabweichung „0" wird. Ferner kann der Korrektursteuervorgang in verschiedener Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann der Luftbypassventilöffnungsgrad oder ähnliches durch die PI-Steuerung (proportional-integrale Steuerung) gesteuert werden.
  • In der zweiten und dritten Ausführungsform besteht, wie in den 11 und 14 gezeigt, das Luftbypassventil aus dem auf Vakuum ansprechenden Ventil 130 und dem Magnetventil 150, das Luftbypassventil ist jedoch nicht hierauf begrenzt. 17 zeigt eine Modifikation des Luftbypassventils. Dieses Luftbypassventil besteht aus einem auf Vakuum ansprechenden Druck 130 und einem ersten und zweiten Magnetventil 150' und 150''. Das erste Magnetventil 150' unterscheidet sich vom Magnetventil 150 darin, daß es keine Einführungsleitung aufweist. Das zweite Magnetventil 150'' ist in der Mitte einer Luftleitung 141 angeordnet, deren eines Ende mit einer Vakuumleitung 140 in Verbindung steht, und deren anderes Ende mit dem Ansaugrohr 2b auf der stromaufwärts liegenden Seite des Drosselventils in Verbindung steht. Dies heißt, daß das in 17 gezeigte Luftbypassventil derart angeordnet ist, daß es den Eintritt des Negativdrucks in die Vakuumkammer des auf Vakuum ansprechenden Ventils 130 über die Vakuumleitung 140 erlaubt, und ermöglicht, daß Luft in die Vakuumkammer über die Luftleitung 141 eingeführt wird, und derart angeordnet ist, daß es der Druck in der Vakuumkammer durch eine EIN/AUS-Einschaltsteuerung der Magnetventile 150' und 150'' steuert.
  • Ferner können die Vorrichtungen der vierten und fünften Ausführungsform bei einem drahtbetätigten (drive-by-wire) Drosselsteuersystem angewendet werden, d. h. bei einem direkten Betätigungssystem für das Drosselsystem.
  • Bei der vierten und fünften Ausführungsform wird die Luftmengenzufuhrsteuerung in der Magerbetriebssteuerung und die Steuerung des Umschaltens vom stöchiometrischen Betrieb in den Magerbetrieb durch Verwendung einer Bypass-Leitung 20 und des ISC-Ventils 30 ausgeführt, das auch für die Leerlaufgeschwindigkeitssteuerung verwendet wird. Alternativ kann die Steuerung durch Verwendung einer ausschließlich verwendeten Bypass-Leitung und einem entsprechenden Ventil ausgeführt werden. Ferner kann ein Bypass-Ventil mit einer kleiner Strömungsrate zusätzlich verwendet werden.

Claims (14)

  1. Regelungsvorrichtung für einen Magenverbrennungsmotor (501) bei welchem ein Wert eines Luftkraftstoffverhältnisses graduell verändert wird, in einer Weise, welche einer Änderung folgt, welche mit einer Verzögerung auftritt, bei einer Einlassluftmenge zum Zeitpunkt des Schattens von einem Kraftstoff-fetten Betrieb zu Kraftstoff-magerem Betrieb, dadurch gekennzeichnet, dass: eine Lastzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lastzustandes eines Motors (501) vorgesehen ist; eine Ansaugluftmengeneinstelleinrichtung (701) zum Einstellen einer Ansaugluftmenge, welche dem Motor (501) zugeführt wird; und eine Steuereinrichtung (525, 526) zum Steuern der Ansaugluftmengeneinstelleinrichtung gemäß dem Motorlastzustand, welcher von der Lastzustandserfassungseinrichtung erfasst wird, um zu bewirken, dass eine Änderung des Lastzustandes, welcher eine Differenz zwischen dem Ausgangsdrehmomenten des Motors (501) vor und nach dem Umschalten erlaubt, verringert oder beseitigt werden kann, wenn das Umschalten vom Betrieb mit einem ersten Luftkraftstoffverhältnis, das gleich einem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis eingestellt wird oder auf einer Kraftstoff-fetten Seite bezüglich diesem liegt, in einen Betrieb mit einem zweiten Luftkraftstoffverhältnis durchgeführt wird, welches auf der Kraftstoff-mageren Seite bezüglich des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses eingestellt ist, wobei die Ansaugluftmengeneinstelleinrichtung (701) ein Steuerventil für die Ansaugströmungsrate aufweist, das in einer Ansaugleitung (503) voresehen ist, um die Ansaugluft in eine Verbren nungskammer (502) des Motors (501) einzuführen, und wobei die Regelungsvorrichtung ferner aufweist: eine Kraftstoffzufuhreinrichtung (711) zum Zuführen von Kraftstoff zum Motor (501), wobei die Steuereinrichtung (525, 526) einer Einstelleinrichtung für das Solluftkraftstoffverhältnis zum Einstellen eines Sollluftkraftstoffverhältnisses gemäß einem Betriebszustand des Motors (501) aufweist, und eine Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung (705) zum Einstellen einer Kraftstoffmenge, um das derart eingestellt Solluftkraftstoffverhältnis zu realisieren; wobei die Kraftstoffzufuhreinrichtung (711) den Kraftstoff dem Motor (501) gemäß Kraftstoffmenge zuführt, die von der Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung (705) eingestellt wird; und wobei die Einstelleinrichtung für das Solluftkraftstoffverhältnis eine Folgeänderungseinrichtung (702) zum sukzessiven Veränderungen verändern des Luftkraftstoffverhältnisses aufweist, um einer Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge zur Zeit des Umschaltens vom Betrieb mit dem ersten Luftkraftstoffverhältnis in den Betrieb mit dem zweiten Luftkraftstoffverhältnis zu folgen.
  2. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 1, wobei die Folgeänderungseinrichtung (702) eine Vergleichseinrichtung (703) zum Vergleichen einer Ansaugluftmenge gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände mit einer Ansaugluftmenge während des Übergangsumschaltungsbetriebs aufweist, und eine Einstelleinrichtung (707) für das Übergangsolluftkraftstoffverhältnis zum Einstellen eines Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung (703)
  3. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor nach Anspruch 2, wobei die Folgeänderungseinrichtung (702) einer Einstelleinrichtung (706) für das Backup-Luftkraftstoffverhältnis zum Einstellen eines Backup- Luftkraftstoffverhältnisses aufweist, welches sich graduell vom Luftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände ändert, um ein Endsolluftkraftstoffverhältnis nach dem Umschalten zu erreichen; wobei die Kraftstoffeinstelleinrichtung (705) die Kraftstoffmenge gemäß einem größeren des Übergangsolluftkraftstofverhältnisses und des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses einstellt.
  4. Regelungsvorrichtung für einen Magenverbrennungsmotor (501) gemäß Anspruch 1, wobei die Folgeänderungseinrichtung (702) einer Einstelleinrichtung (707) für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis zum Einstellen eines Übergangsolluftkraftstoffverhältnisses aufweist, welches sich graduell vom Luftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände ändert, um ein Endsolluftkraftstoffverhältnis nach dem Umschalten zu erreichen, und wobei das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis derart eingestellt wird, dass eine Änderungsrate des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses höher wird, wenn eine Drehzahl des Motors (501) höher wird.
  5. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 3, wobei die Einstelleinrichtung (706) für das Backup-Luftkraftstoffverhältnis das Backup-Luftkraftstoffverhältnis derart einstellt, dass eine Änderungsrate des Backup-Luftkraftstoffverhältnisses höher wird, wenn die Drehzahl des Motors (501) höher wird.
  6. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 1, wobei die Folgeänderungseinrichtung (702) eine Einstelleinrichtung (707) für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis zum Einstellen eines Übergangssolluftkraftstofverhältnisses aufweist, welches sich graduell vom Luftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände zu einem Endsolluftkraftstoffverhältnis nach dem Umschalten ändert; und wobei die Einstelleinrichtung (707) für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis das Übergangssolluftkrafstoffverhältnis derart einstellt, dass eine Ände rungsrate des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses von einer Rate, die einen Betriebszustand des Motors (501) mit einer hohen Drehzahl entspricht, zu einer Rate verändert wird, welche einem Betriebszustand mit einer niedrigen Drehzahl entspricht.
  7. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Folgeänderungseinrichtung (702) eine Einstelleinrichtung (707) für das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis zum Einstellen eines Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses aufweist, welches sich graduell von einem Luftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände zu einem Endsolluftkraftstoffverhältnis nach dem Umschalten ändert, und eine Änderungsverhinderungs-/Unterdrückungseinrichtung (708) zum Verhindern oder Unterdrücken einer Änderung des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses in einer Zeitperiode unmittelbar nach dem Umschalten der Betriebszustände.
  8. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 2, wobei die Folgeänderungseinrichtung (702) eine Korrektureinrichtung (709) zum Korrigieren der Ansaugluftmenge während des Umschaltbetriebs gemäß einer Änderung des Drosselöffungsgrads aufweist, die von einer künstlichen Betätigung verursacht wird,
  9. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 8, wobei die Korrektureinrichtung (709) die Ansaugluftmenge während des Übergangsumschaltbetriebs auf der Basis von Informationen bezüglich der Änderung der Ansaugluftmenge des Motors (501) korrigiert.
  10. Regelungsvorrichtung für einen Magerverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 2, wobei die Einstelleinrichtungn (707) für das Übergangssolluftkraftstossverhältnis das Übergangskraftstoffverhältnis für eine vorbestimmte Zeitperiode auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung (703) einstellt und sich nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis vom Übergangssollkraftstoffverhältnis zur Zeit des Verstreichens der vorbestimmten Zeitperiode zum Endsolluftkraftstoffverhältnis graduell ändert.
  11. Regelungsvorrichtung für einen Magenverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 7, wobei die Korrektureinrichtung (709) eine Speichereinrichtung zum Speichern der Ansaugluftmengen aufweist, welche keine Beziehung zum Umschalten in den Betrieb mit dem zweiten Luftkraftstoffverhältnis gemäß den Drosselöffnungsgraden und der Motordrehzahl haben.
  12. Regelungsverfahren für einen Magerverbrennungsmotor (501), mit einer Eingangsleitung (503), welche mit einem Einlassluftmengensteuerventil versehen ist, das die Schritte umfasst: a) Erfassen eines Lastzustandes des Motors (501); und b) Steuerung der Ansaugluftmenge, welche dem Motor (501) gemäß dem erfassten Motorlastzustand zugeführt wird, um zu bewirken, dass die Veränderung im Lastzustand, welche eine Differenz zwischen den Ausgangsdrehmomenten des Motors vor und nach dem Umschalten erlaubt, verringert oder aufgehoben wird, wenn das Umschalten vom Betrieb einem ersten Luftkraftstoffverhältnis, welches gleich einem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis eingestellt ist, oder auf einer Kraftstoff-fetten Seite bezüglich diesem liegt, in einen Betrieb mit einem zweiten Luftkraftstoffverhältnis vorgenommen wird, dass auf der Kraftstoff-mageren Seite bezüglich des theoretischen Kraftstoffverhältnisses eingestellt wird, wobei der Schritt (b) die Unterschritte enthält: (b1) Einstellen des Solluftkraftstoffverhältnisses gemäß einem Betriebszustand des Motors; (b2) Einstellen einer Kraftstoffmenge, um das im Unterschritt (b1) eingestellte Solluftkraftstoffverhältnis zu realisieren; und (b3) Zuführen von Kraftstoff zum Motor (501) gemäß der im Unterschritt (b2) eingestellten Kraftstoffmenge, und wobei der Unterschritt (b1) einen Un terschritt (b11) enthält, nämlich sukzessives Ändern des Luftkraftstoffverhältnisses, um einer Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge zu folgen, wenn das Umschalten vom Betrieb mit dem ersten Luftkraftstoffverhältnis zum Betrieb mit dem zweiten Luftkraftstoffverhältnis durchgeführt wird.
  13. Regelungsverfahren für einen Magenverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 12, wobei der Unterschritt (b11) einen Unterschritt aufweist, nämlich Einstellen eines Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses, das sich graduell vom Luftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszustände ändert, um ein Endsollluftkraftstoffverhältnis nach dem Umschalten zu erreichen, und das Übergangssolluftkraftstoffverhältnis derart eingestellt wird, dass eine Änderungsrate des Übergangssolluftkraftstoff-verhältnisses höher wird, wenn die Drehzahl des Motors (501) höher wird.
  14. Regelungsverfahren für einen Magenverbrennungsmotor (501) nach Anspruch 12, wobei der Schritt (b) einen Unterschritt (b11) aufweist, nämlich Einstellen des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses, welches sich graduell vom Luftkraftstoffverhältnis gerade vor dem Start des Umschaltens der Betriebszuständen zum Endsolluftkraftstoffverhältnis nach dem Umschalten hin ändert, und wobei das Übergangssollluftkraftstoffverhältnis derart eingestellt wird, dass eine Änderungsrate des Übergangssolluftkraftstoffverhältnisses von einer Rate, welche einem Betriebszustand des Motors (501) mit einer hohen Drehzahl entspricht, zu einer Rate verändert wird, welche einem Betriebszustand mit einer niedrigen Drehzahl entspricht.
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