DE102012206073B4

DE102012206073B4 - Maschinensteuersystem zum Steuern einer Maschinenleistungsfähigkeit

Info

Publication number: DE102012206073B4
Application number: DE102012206073.1A
Authority: DE
Inventors: Sumitaka Ikeda; Koji Ishizuka; Kazuhiro Higuchi; Yuuki NAKATSUJI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2032-04-14
Also published as: JP2012225174A; CN102733979B; DE102012206073A1; JP5293766B2; CN102733979A

Abstract

Maschinensteuervorrichtung mit:einem Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis (32), der Sollwerte einer Vielzahl von Verbrennungsparametern bestimmt, die Verbrennungszustände eines Kraftstoffs in einer Brennkraftmaschine (10) darstellen; undeinem Steueranweisungsrechner (33), der unter Verwendung von ersten Korrelationsdaten (33b), die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und einer Vielzahl von gesteuerten Parametern definieren, Anweisungswerte als Funktion der Sollwerte der Verbrennungsparameter berechnet, die durch den Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis (32) bestimmt wurden, wobei die Anweisungswerte Sollwerte der gesteuerten Parameter darstellen und zu Stellgliedern (11) geliefert werden, die arbeiten, um die Verbrennungszustände des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine (10) zu steuern,wobei die Verbrennungsparameter eine Vielzahl von Werten eines Zeitserienparameters einschließen, der sich mit der auf die Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine (10) folgenden Zeit ändert, wobei die Werte des Zeitserienparameters als Zeitseriendaten definiert sind, die an einer Vielzahl von vorbestimmten Zeitpunkten erscheinen, die ersten Korrelationsdaten (33b) ebenfalls Korrelationen zwischen den Zeitseriendaten und den gesteuerten Parametern darstellen,wobei der Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis (32) die Sollwerte der Zeitseriendaten zu den Zeitpunkten bestimmt, undwobei der Steueranweisungsrechner (33) die Anweisungswerte ausgehend von den Sollwerten der Zeitseriendaten unter Verwendung der ersten Korrelationsdaten (33b) berechnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Maschinensteuersystem, das in Automobilfahrzeugen eingesetzt werden kann und konstruiert ist, Betätigungen von Stellgliedern wie z. B. einem Kraftstoffeinspritzer und einem EGR-Ventil zu steuern, um Verbrennungszustände von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine zu regeln, und dabei eine gewünschte Höhe einer Maschinenleistungsfähigkeit herzustellen.
Es sind Maschinensteuersysteme bekannt, die gesteuerte Variablen oder Parameter wie z. B. die Menge des Kraftstoffs, der in eine Maschine einzuspritzen ist (die ebenfalls als Einspritzmenge bezeichnet werden wird), die Einspritzzeit, die Größe eines Abschnitts eines Abgases, das zu dem Einlass der Maschine zurückzuführen ist (das im Folgenden ebenfalls als EGR-Größe bezeichnet werden wird), dem Verstärkerdruck, der Menge der Ansaugluft, der Zündzeit und eine Öffnungs-/Schließzeit von Einlass- und Auslassventilen bestimmen, um eine gewünschte Maschinenleistungsfähigkeit zu erhalten. Als Parameter bezüglich der Maschinenleistungsfähigkeit (die im Folgenden als Leistungsfähigkeitsparameter bezeichnet werden), gibt es die Größe der Abgasemissionen, z. B. NOx oder CO, das durch die Maschine abgegebene Moment und den bestimmten Kraftstoffverbrauch (oder Kraftstoffwirkungsgrad).
Die meisten Maschinensteuersysteme sind mit diskreten Steuerkennfeldern ausgestattet, die die Befehlswerte (d. h. optimale oder Sollwerte) der gesteuerten Parameter speichern, z. B. die Menge des in die Maschine einzuspritzenden Kraftstoffs, usw., um die gewünschte Maschinenleistungsfähigkeit zu erhalten. Die Steuerkennfelder werden gewöhnlich durch Anpassungsversuche hergestellt, die durch einen Maschinenhersteller durchgeführt werden. Die Maschinensteuersysteme arbeiten, um den Befehlswert jedes der gesteuerten Parameter unter Verwendung eines entsprechenden der Steuerkennfelder zu berechnen, die erforderlich sind, um die gewünschte Maschinenleistungsfähigkeit zu erfüllen, und den Befehlswert in der Form eines Antriebssignals zu einem entsprechenden Stellglied auszugeben, um den Wert des Leistungsfähigkeitsparameters in Übereinstimmung mit seinem Sollwert zu bringen.
Wenn die Befehlswerte der gesteuerten Parameter unabhängig voneinander aufgestellt werden, kann dies darin eine Interferenz zwischen verschiedenen Arten von gesteuerten Parametern ergeben, dass wenn einer der Leistungsfähigkeitsparameter seinen Sollwert erreicht, ein anderer Leistungsfähigkeitsparameter von seinem Sollwert abweicht, während, wenn der andere Leistungsfähigkeitsparameter zu dem Sollwert gebracht wird, der vorangehend erwähnte eine der Leistungsfähigkeitsparameter von seinem Sollwert abweicht. Es ist daher sehr schwierig, die verschiedenen Arten von Leistungsfähigkeitsparametern gleichzeitig mit den Sollwerten in Übereinstimmung zu bringen.
Die Druckschrift JP 2008 - 223 643 A lehrt ein Maschinensteuersystem, das einen Sollwert von jedem Verbrennungsparameter (z. B. einen Solldruck in einem Zylinder der Maschine) ausgehend von einem Betriebszustand der Maschine berechnet, und einen tatsächlichen Wert des Verbrennungsparameters, der durch einen Sensor gemessen wird, in Übereinstimmung mit dem Sollwert in einer Rückkopplungsbetriebsart bringt. Druckschrift JP 2007 - 77 935 A lehrt eine Rückkopplungsbetriebsart unter Verwendung eines vorhergesagten Werts, der durch ein Simulationsmodell berechnet wurde.
Die voranstehenden Systeme gemäß dem Stand der Technik sind konstruiert, einen Sollwert von jedem der Verbrennungsparameter als Funktionen der entsprechenden Leistungsfähigkeitsparameter wie z. B. der Größe der Abgasemissionen, des durch die Maschine abgegebenen Moments und des bestimmten Kraftstoffverbrauchs zu bestimmen. Deswegen wird, wenn ein tatsächlicher Wert eines der Verbrennungsparameter in Übereinstimmung mit dem Sollwert in der Rückkopplungsbetriebsart gebracht wird, ein entsprechender der Leistungsfähigkeitsparameter auf seinen Sollwert angepasst werden, aber dies kann jedoch in einer Abweichung von einem anderen der Leistungsparameter von dessen Sollwert resultieren. Es ist somit schwierig, die verschiedenen Arten der Leistungsfähigkeitsparameter gleichzeitig mit Sollwerten in Übereinstimmung zu bringen.
Zusätzlich kann eine einzelne Variabilität oder Variation von Einheit zu Einheit zwischen den Stellgliedern oder deren Alterung, die Verbrennungszustände des Kraftstoffs in der Maschine nachteilig beeinträchtigen, was zu einer Sorge betreffend eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit der Maschine führt. Wenn z. B. eine Sprühbohrung eines Kraftstoffeinspritzers verstopft ist, wird dies eine Abweichung einer Wellenform einer Änderung des Zylinderdrucks oder Rate der Wärmeabgabe in der Maschine von einer Bezugswellenform ergeben, was zu einem Versagen im Erreichen der gewünschten Leistungsfähigkeit der Maschine führt.
Die Druckschrift DE 10 2009 002 544 A1 lehrt eine Verbrennungssteuervorrichtung und ein entsprechendes Verfahren. Hier ist eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung ausgelegt, eine Verbrennung in einer Brennkammer in einer mittels Verdichtung gezündeten Maschine zu steuern. Eine Indexerfassungseinheit ist ausgelegt, mehrere Verbrennungszustandsindizes zu erfassen, die jeweils einen Verbrennungszustand in der Brennkammer bezeichnen. Die mehreren Verbrennungszustandsindizes können einen Zündzeitpunkt und einen MFB50-Zeitpunkt, zu dem eine Verbrennungsmassenrate 50% der Gesamten wird, einschließen. Eine Bestimmungseinheit ist ausgelegt, einen Verbrennungszustandsindex aus den mehreren Verbrennungszustandsindizes basierend auf einer Bestimmungsbedingung wie zum Beispiel einem Betriebszustand der Maschine auszuwählen. Eine Steuerungseinheit ist ausgelegt, einen Parameter des Verbrennungszustands wie zum Beispiel einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, zu dem ein Kraftstoffeinspritzventil einen Kraftstoff einspritzt, zu manipulieren, um den Verbrennungszustandsindex auf einen Sollwert zu steuern.
Die Druckschrift EP 1 387 067 A2 offenbart eine automatische Konformitätsvorrichtung mit einer Konformitätsbetriebszustandsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Vielzahl von Betriebszuständen zur Herstellung von Konformität, einer Parameteranfangswertbestimmungseinrichtung zur Bestimmung von Anfangswerten einer Vielzahl von Parametern zur Steuerung des Maschinenbetriebs für jeden Betriebszustand zur Herstellung von Konformität, einer Konformitätssollwertbestimmungseinrichtung zur Bestimmung von Konformitätssollwerten für die Vielzahl der Ausgangswerte, und einer Parameterkonformierungseinrichtung zur Bestimmung von Justierungssequenzen und Justierungsrichtungen einer Vielzahl von Parametern zur Verringerung von Ausgangswerten, die Konformitätssollwerte überschreiten, und zur sequentiellen Justierung dieser Parameter entsprechend den bestimmten Justierungssequenzen in den bestimmten Justierungsrichtungen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Maschinensteuerfähigkeit bereitzustellen, die konstruiert ist, eine verbesserte Steuerfähigkeit im Steuern des Verbrennungszustands des Kraftstoffs in einer Brennkraftmaschine aufzuweisen und einen Fehler in einer derartigen Steuerung zu kompensieren, der aus einer einzelnen Variabilität in den Charakteristiken zwischen Stellgliedern oder einer Alterung der Stellglieder entsteht.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Maschinensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Gemäß der Erfindung ist eine Maschinensteuervorrichtung bereitgestellt, die in einer Automobil-Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann. Die Maschinensteuervorrichtung umfasst: (a) einen Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis, der Sollwerte einer Vielzahl von Verbrennungsparametern bestimmt, die Verbrennungszustände von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine darstellen; und (b) einen Steueranweisungsrechner, der Anweisungswerte als eine Funktion der Sollwerte der Verbrennungsparameter berechnet, die durch den Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis bestimmt wurden, unter Verwendung von ersten Korrelationsdaten, die Korrelationen zwischen der Vielzahl der Verbrennungsparameter und einer Vielzahl von gesteuerten Parametern definieren. Die Anweisungswerte stellen Sollwerte der gesteuerten Parameter dar und werden Stellgliedern bereitgestellt, die zum Steuern der Verbrennungszustände des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine arbeiten.
Die Verbrennungsparameter haben eine Vielzahl von Werten eines Zeitserienparameters, der sich mit einer der Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine folgenden Zeit ändert. Die Werte der Zeitserienparameter sind als Zeitseriendaten definiert, die zu einer Vielzahl von vorbestimmten Zeitpunkten erscheinen. Die ersten Korrelationsdaten entsprechen ebenfalls Korrelationen zwischen den Zeitseriendaten und den gesteuerten Parametern. Der Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis bestimmt die Sollwerte der Zeitseriendaten zu den Zeitpunkten. Der Steueranweisungsrechner berechnet die Anweisungswerte ausgehend von den Sollwerten der Zeitseriendaten unter Verwendung der ersten Korrelationsdaten.
Die ersten Korrelationsdaten sind bereitgestellt, um die Korrelationen zwischen den verschiedenen Arten der Verbrennungsparameter wie z. B. der Zündzeit, der Zündverzögerung, der Rate der Wärmeabgabe in der Maschine und der Zeit, zu der die Rate der Wärmeabgabe maximal ist, und die gesteuerten Parameter wie z. B. die Einspritzmenge die EGR-Menge und den Ladedruck zu definieren. Insbesondere definieren die ersten Korrelationsdaten die Korrelationen von jedem der gesteuerten Parameter mit entsprechenden Verbrennungsparametern. Zum Beispiel bestimmen die ersten Korrelationsdaten nicht die 1-1 Korrelation zwischen der Zündzeit und der Einspritzmenge, sondern definieren einen Wert der Einspritzmenge, der erforderlich ist, um gleichzeitig die Sollwerte der Zündzeit, der Zündverzögerung, der Rate der Wärmeabgabe der Maschine und der Zeit zu treffen, zu der die Rate der Wärmeabgabe maximal ist.
Im Gegensatz zu dem System gemäß dem Stand der Technik, das ein Verhältnis von jedem der Verbrennungsparameter zu einem der gesteuerten Parameter definiert, und die Anweisungswerte der gesteuerten Parameter, die jeweils einem der Verbrennungsparameter entsprechen, getrennt berechnet, arbeitet deswegen die Maschinensteuervorrichtung um die wechselweise Interferenz zwischen den verschiedenen Arten der Verbrennungsparameter zu vermeiden, die üblicherweise zu der Verschlechterung der Steuerbarkeit der Maschinensteuervorrichtung beiträgt. Mit anderen Worten ausgedrückt, ergibt die Verwendung der ersten Korrelationsdaten eine verbesserte Steuerbarkeit darin, die Werte der Vielzahl der Verbrennungsparameter gleichzeitig in Übereinstimmung mit Sollwerten zu bringen. Die ersten Korrelationsdaten können in einem arithmetischen Ausdruck ausgedrückt werden, der durch ein umgekehrtes Modell eines Maschinensystems definiert ist, in dem die Verbrennungsparameter und die gesteuerten Parameter Korrelationen zueinander aufweisen.
Die Verbrennungsparameter haben zumindest einen Parameter (d. h. den Zeitserienparameter), der sich mit der Zeit mit dem Übergang der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine synchron ändert. Zum Beispiel ist der Zylinderdruck, der der Druck in der Brennkammer der Maschine ist, die Rate der Wärmeabgabe in der Brennkammer oder die Temperatur in der Brennkammer der Zeitserienparameter. Die Stellglieder weisen gewöhnlich eine individuelle Variabilität in ihren Charakteristiken oder ihrem Alter auf, die zu einer Änderung der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine führen wird. Eine derartige Änderung der Verbrennung wird zu einer Änderung in dem Zeitserienparameter führen, der sich mit dem Übergang der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine ändert. Wenn z. B. der Kraftstoffeinspritzer, der eines der Stellglieder ist, in einer seiner Sprühbohrungen verstopft ist, wird die Wellenform einer Änderung des Zylinderdrucks oder die Rate der Wärmeabgabe von einer Bezugswellenform abweichen, so dass sich die Werte des Zylinderdrucks oder die Rate der Wärmeabgabe zu einer Zeit verringern können, die im Verhältnis zu der Zündzeit bestimmt ist, oder kann die Zeit, wenn sie sich ändert, vorlaufen oder verzögert sein.
Unter Betrachtung der voranstehend beschriebenen Tatsache ist das Maschinensteuersystem konstruiert, die Werte der Zeitserienparameter aufzuweisen, die sich mit der Zeitfolgen der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine als Zeitseriendaten ändern, die in den Verbrennungsparametern enthalten sind. Die ersten Korrelationsdaten entsprechen ebenfalls den Korrelationen zwischen den Zeitseriendaten und den gesteuerten Parametern. Der Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis bestimmt die Sollwerte der Zeitseriendaten zu den Zeitpunkten. Der Steueranweisungsrechner berechnet die Anweisungswerte ausgehend von den Sollwerten der Zeitseriendaten unter Verwendung der ersten Korrelationsdaten. Dies gleicht Fehler im Bestimmen der Anweisungswerte der gesteuerten Parameter aus, die aus dem gesteuerten Parameter (d. h. dem Zeitserienparameter) mit Änderungen der Zeit entstehen, und stellt dabei die Stabilität im Steuern des Betriebs der Maschine unabhängig von der individuellen Variabilität oder dem Altern der Stellglieder sicher.
In der bevorzugten Art der Erfindung wird die Anzahl der Zeitpunkte, zu denen die Zeitseriendaten erscheinen, als Funktion eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine bestimmt. Die Maschinensteuervorrichtung hat außerdem eine Steuerung, die die ersten Korrelationsdaten zumindest teilweise ausgehend von der bestimmten Anzahl der Zeitpunkte ändert. Wenn die Maschine sich in einem Zustand niedriger Last wie z. B. einer Leerlaufbetriebsart befindet, wird der Grad der nachteiligen Wirkung der individuellen Variabilität oder der Alterung der Stellglieder auf der Steuerung des Betriebs der Maschine als größer berücksichtigt als in einem Fall, in dem die Maschine sich in einem Zustand hoher Last befindet. Die Bestimmung der Anzahl der Zeitpunkte ausgehend von dem Betriebszustand der Maschine dient daher dazu, einen Fehler in der Steuerung des Betriebs der Maschine auszugleichen, der aus der individuellen Variabilität oder dem Altern der Stellglieder entsteht.
Die Anzahl der Zeitpunkte kann alternativ als Funktion einer Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Insbesondere wird die Anzahl der Zeitpunkte, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine sich in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, größer eingestellt als in einem Fall, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine sich in einem hohen Drehzahlbereich befindet. Wenn die Drehzahl der Maschine sich in einem niedrigen Drehzahlbereich befindet, ist der Grad der nachteiligen Wirkung der individuellen Variabilität oder des Alterns der Stellglieder auf die Steuerung des Betriebs der Maschine gewöhnlich größer als wenn sich die Maschine in einem hohen Drehzahlbereich befindet. Die Bestimmung der Zeitpunkte ausgehend von der Drehzahl der Maschine dient daher zum Ausgleichen eines Fehlers im Steuern des Betriebs der Maschine, der aus der individuellen Variabilität oder dem Altern der Stellglieder entsteht. Der Anstieg der Anzahl der Zeitpunkte mit einem Anstieg der Drehzahl der Maschine ist ebenfalls hinsichtlich einer Betriebslast der Maschinensteuervorrichtung wirkungsvoll.
Die Stellglieder können einen Kraftstoffeinspritzer haben, der arbeitet, um den Kraftstoff in eine einer Vielzahl von Kraftstoffsprühbetriebsarten in die Brennkraftmaschine einzusprühen. Die Maschinensteuervorrichtung hat ebenfalls eine Steuerung, die arbeitet, um von einer zu einer anderen der Kraftstoffeinsprühbetriebsarten umzuschalten. Die Steuerung ändert die ersten Korrelationsdaten zumindest teilweise ausgehend von der ausgewählten Kraftstoffsprühbetriebsart. Zum Beispiel kann die Maschinensteuervorrichtung als Einzeleinspritzsystem gebaut sein, um eine Einzeleinspritzung des Kraftstoffs in jedem Verbrennungszyklus in die Maschine durchzuführen, oder als Mehrfacheinspritzsystem, um in jedem Verbrennungszyklus eine Vielzahl von Einspritzungen von Kraftstoff in die Maschine durchzuführen. Das Mehrfacheinspritzsystem kann konstruiert sein, um in jedem Verbrennungszyklus eine Steuereinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung auszuführen, und die Anzahl der Ereignisse von jeder aus der Steuereinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung zu ändern. Das Ändern der Kraftstoffsprühbetriebsart wird Änderungen der Werte der Zeitseriendaten ergeben. Um diesem Problem zu begegnen, ändert die Steuerung die ersten Korrelationsdaten zumindest teilweise ausgehend von der ausgewählten Kraftstoffsprühbetriebsart.
Der Zeitserienparameter kann einer eines Zylinderdrucks, der ein Druck in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine ist, einer Rate einer Änderung des Zylinderdrucks, einer Rate der Wärmeabgabe in der Brennkraftmaschine und einer abgegebenen Wärmemenge in der Brennkraftmaschine sein. Die Werte des Zeitserienparameters schließen Werte des einen des Zylinderdrucks, des Bereichs der Änderung in dem Zylinderdruck, der Rate der Wärmeabgabe und der abgegebenen Wärmemenge, die zu einer Zeit erscheint, zu der der von einem Kraftstoffeinspritzer eingesprühte Kraftstoff, der eines der Stellglieder ist, eine Verbrennung beginnt, eine Zeit, zu der die Rate der Wärmeabgabe maximal ist, und eine Zeit, zu der die Verbrennung des in die Maschine eingesprühten Kraftstoffs endet, ein. Diese Werte weisen eine physikalische Bedeutung zum Beobachten der Charakteristiken der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine auf und reflektieren die individuelle Variabilität oder das Altern der Stellglieder. Die Maschinensteuervorrichtung arbeitet deswegen, um einen Fehler im Steuern des Betriebs der Maschine zu kompensieren, der aus der individuellen Variabilität oder dem Altern der Stellglieder entsteht.
Die Maschinensteuervorrichtung kann auch einen Sollleistungsfähigkeitsparameterbestimmungsschaltkreis haben, der einen Sollwert von jedem einer Vielzahl von Leistungsfähigkeitsparametern bestimmt, die verschiedene Arten von Leistungsfähigkeiten der Brennkraftmaschine darstellen. Der Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis bestimmt die Sollwerte der Verbrennungsparameter ausgehend von den Sollwerten der Leistungsfähigkeitsparameter unter Verwendung von zweiten Korrelationsdaten, die Korrelationen zwischen den Leistungsfähigkeitsparametern und den Verbrennungsparametern darstellen.
Die zweiten Korrelationsdaten definieren die Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten von Leistungsfähigkeitsparametern wie z. B. der Menge der NOx, der Menge der PM (Partikelbestandteile), dem von der Maschine abgegebenen Moment und einem Kraftstoffverbrauch in der Maschine und den unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern, wie z. B. der Zündzeit, der Zündverzögerung, der Rate der Wärmeabgabe und der Zeit, zu der die Rate der Wärmeabgabe maximal ist, aber definieren nicht eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen jedem der Leistungsfähigkeitsparameter und einem der Verbrennungsparameter. Zum Beispiel definieren die zweiten Korrelationsdaten nicht nur ein Verhältnis zwischen dem Kraftstoffverbrauch und der Zeit, zu der die Rate der Wärmeabgabe maximal ist, sondern definieren Kombinationen der Verbrennungsparameter wie z. B. der Zündzeit, der Zündverzögerung und der Rate der Wärmeabgabe, die zum Erreichen von entsprechenden Sollwerten von allen Leistungsfähigkeitsparametern erforderlich ist, wie z. b. die Menge der NOx, die Menge der PM und den Kraftstoffverbrauch gleichzeitig.
Deswegen dient die Maschinensteuervorrichtung ungleich dem System gemäß dem Stand der Technik, das die Sollwerte der Verbrennungsparameter getrennt berechnet, die jeweils einem der Leistungsfähigkeitsparameter entsprechen, die wechselweise Interferenz zwischen den verschiedenen Arten der Leistungsfähigkeitsparameter zu vermeiden, die gewöhnlich zu der Verschlechterung der Steuerbarkeit der Maschinensteuervorrichtung beiträgt. Mit anderen Worten ergibt die Verwendung der zweiten Korrelationsdaten eine verbesserte Steuerbarkeit darin, die Werte der Vielzahl der Leistungsfähigkeitsparameter gleichzeitig in Übereinstimmung mit den Sollwerten zu bringen. Die zweiten Korrelationsdaten können in einem arithmetischen Ausdruck ausgedrückt werden, der durch ein umgekehrtes Modell eines Maschinensystems definiert ist, in dem die Leistungsfähigkeitsparameter und die Verbrennungsparameter Korrelationen zueinander aufweisen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden aus der folgenden Beschreibung, die im Folgenden gegeben wird, und aus den anhängenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die jedoch nicht als die Erfindung auf die bestimmten Ausführungsformen eingrenzend betrachtet werden sollen, sondern lediglich zu dem Zweck der Erläuterung und des Verständnisses dienen.

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Maschinensteuersystem gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2(a) ist eine Darstellung, die eine als arithmetischer Ausdruck eines Verbrennungsparameters verwendete Determinante darstellt;
2(b) ist eine Darstellung, die eine als arithmetischer Ausdruck eines gesteuerten Parameters verwendete Determinante darstellt;
3(a) ist ein Zeitdiagramm, das Ereignisse der Einspritzung eines Kraftstoffs in eine Maschine zeigt;
3(b) ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung in einem Zylinderdruck in einer Maschine zeigt;
3(c) ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung in einem Derivativwert eines Zylinderdrucks in einer Maschine zeigt;
3(d) ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung in einem Bereich einer Wärmeabgabe in einer Maschine zeigt;
3(e) ist ein Zeitdiagramm, das eine Änderung in einem Integralwert einer Rate der Wärmeabgabe in einer Maschine zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm eines Stellgliedsteuerprogramms, das durch das Maschinensteuersystem der 1 auszuführen ist;
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Maschinensteuersystem zeigt, das als Kraftstoffverbrennungsrückkopplungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung arbeitet;
6 ist ein Flussdiagramm eines Korrelationsdatenänderungsprogramms, das durch ein Maschinensteuersystem gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung auszuführen ist; und
7 ist ein Flussdiagramm eines Korrelationsdatenänderungsprogramms, das durch ein Maschinensteuersystem gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung auszuführen ist.

Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, insbesondere mit Bezug auf 1(a), ist ein Maschinensteuersystem gemäß der ersten Ausführungsform gezeigt, das konstruiert ist, einen Betrieb einer Brennkraftmaschine 10 für Automobilfahrzeuge zu steuern. Die folgende Diskussion wird als Beispiel auf eine selbstzündende Dieselmaschine Bezug nehmen, in der ein Kraftstoff unter einem hohen Druck in vier Zylinder #1 bis #4 gesprüht wird.
1 ist ein Blockdiagramm des Maschinensteuersystems, das durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 implementiert ist, die arbeitet, um Tätigkeiten einer Vielzahl von Stellgliedern 11 zu steuern, die in der Maschine 10 montiert sind, um Kraftstoffverbrennungszustände der Maschine 10 zu regeln, um gewünschte Ausgabecharakteristiken oder Maschinenleistungsfähigkeit der Maschine 10 zu erreichen.
Die in einem Kraftstoffsystem installierten Stellglieder 11 sind z. B. Kraftstoffeinspritzer, die einen Kraftstoff in die Maschine 10 sprühen, und eine Hochdruckpumpe, die den Druck des in die Kraftstoffeinspritzer zuzuführenden Kraftstoffs steuert. Die ECU 20 arbeitet, um einen Anweisungswert zu berechnen, der einen gesteuerten Sollparameter darstellt, d. h., eine Sollmenge des Kraftstoffs, der durch die Hochdruckpumpe anzusaugen und abzugeben ist, und in der Form eines Antriebssignals zu der Hochdruckpumpe abgegeben wird, um den Druck des Kraftstoffs zu steuern, der in die Maschine 10 gesprüht wird. Die ECU 20 bestimmt ebenfalls Anweisungswerte, die gesteuerte Sollparameter darstellen, d. h., eine Sollmenge des von jedem der Kraftstoffeinspritzer einzusprühenden Kraftstoffs (d. h. eine Einspritzdauer), eine Solleinspritzzeit, zu der jeder der Kraftstoffeinspritzer das Einsprühen des Kraftstoffs zu beginnen hat, um die Anzahl der Zeiten, die jeder der Kraftstoffeinspritzer den Kraftstoff in jedem Maschinenbetriebszyklus einzusprühen hat (d. h. einen Viertaktzyklus) einschließlich Ansaugen oder Induktion, Verdichtung, Verbrennung und Auslassen und diese in Form von Antriebssignalen zu den Kraftstoffeinspritzern auszugeben. Die in dieser Ausführungsform verwendeten Kraftstoffeinspritzer sind von einer direkt einspritzenden Art, die konstruiert ist, um den Kraftstoff direkt in eine Brennkammer der Maschine 10 einzuspritzen.
Die in einem Luftansaugsystem installierten Stellglieder 11 sind z. B. ein EGR-(Abgasrezirkulations-) Ventil, das die Menge eines Abschnitts des Abgases steuert, das von der Maschine 10 abgegeben wird, um zurück zu einer Ansaugöffnung der Maschine 10 geführt zu werden (die im Folgenden auch als EGR-Menge bezeichnet werden wird), ein variabel gesteuerter Lader, der den Ladedruck variabel regelt, ein Drosselventil, das die Menge der frischen Luft regelt, die in die Zylinder der Maschine 10 zu induzieren ist, und einen Ventilsteuermechanismus der die Öffnungs- und Schließzeiten von Einlass- und Auslassventilen der Maschine 10 einstellt und die Hubhöhe der Einlass- und Auslassventile regelt. Die ECU 20 arbeitet, um Anweisungswerte zu berechnen, die gesteuerte Sollparameter darstellen, d. h., Sollwerte der EGR-Menge, des Ladedrucks, der Menge der frischen Luft, der Öffnungs- und Schließzeiten und die Hubgröße der Einlass- und Auslassventile, und diese in Form von Antriebssignalen zu dem EGR-Ventil, dem variabel gesteuerten Lader, dem Drosselventil bzw. dem Ventilsteuermechanismus ausgibt. In der vorstehend beschriebenen Weise steuert die ECU 20 die Betätigungen der Stellglieder 11, um die gesteuerten Sollparameter zu erreichen, und steuert dabei die Verbrennungszustände in der Maschine 10, um die erforderliche Leistungsfähigkeit der Maschine 10 zu erreichen.
Die Verbrennungszustände des Kraftstoffs in der Maschine 10, wie vorstehend beschrieben wurde, sind durch eine Vielzahl von Arten von Verbrennungsparametern definiert. Zum Beispiel sind die Verbrennungsparameter die Zündzeit, die Zündverzögerung (auch Zündverzögerung genannt), die ein Zeitintervall zwischen dem Beginn des Einsprühens des Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinspritzer und der Zündung des eingesprühten Kraftstoffs ist, und der Rate der Wärmeabgabe in der Maschine 10. Derartige Verbrennungsparameter sind physikalische Größen, die gewöhnlich durch z. B. einen Zylinderdrucksensor, der den Druck in dem Zylinder der Maschine 10 misst, gemessen werden. Der Zylinderdrucksensor ist von einer bekannten Struktur und kann in der Maschine 10 oder einem oder allen der Kraftstoffeinspritzer installiert sein.
Die Leistungsfähigkeit der Maschine 10 ist durch eine Vielzahl von Arten von Leistungsfähigkeitsparametern ausgedrückt, die z. B. eine physikalische Größe sind, die Abgasemissionen zugeordnet ist (z. B. die Menge der NOx, die Menge der PM (Partikelbestandteilen) und die Menge des CO oder der HC), und eine physikalische Größe, die einem von der Maschine 10 abgegebenen Moment zugeordnet ist (z. B dem Moment einer Antriebswelle der Maschine 10) und die Drehzahl der Maschine 10, eine physikalische Größe, die einem Kraftstoffverbrauch der Maschine 10 zugeordnet ist (z. B. eine Fahrstrecke pro verbrauchtem Volumen von Kraftstoff oder eines verbrauchten Volumens pro Fahrzeit der Maschine 10, die durch Betriebsart-Fahrversuche gemessen wurde), und eine physikalische Größe, die dem Verbrennungsgeräusch zugeordnet ist (z. B. Maschinenvibrationen oder Verbrennungs- oder Auslassgeräusch).
Die ECU 20 ist mit einem typischen Mikrocomputer einschließlich einer CPU ausgestattet, die an gegebenen Aufgaben Tätigkeiten durchführt, einem RAM, das als Hauptspeicher dient und darin Daten speichert, die während der Betätigungen der CPU erzeugt wurden, oder Ergebnisse der Betätigungen der CPU, ein als Programmspeicher dienendes ROM, ein darin Daten speicherndes EEPROM und ein Sicherungs-RAM, an dem zu jeder Zeit elektrische Leistung von einer Sicherungsleistungszufuhr wie z. B. einer in dem Fahrzeug montierten Speicherbatterie zugeführt wird, sogar nachdem eine Hauptquelle elektrischer Leistung der ECU 20 abgeschaltet ist, hat.
Die Maschine 10 weist darin installiert die Sensoren 12 und 13 auf, die Ausgaben zu der ECU 20 bereitstellen. Die Sensoren 12 sind Maschinenausgabesensoren, die arbeiten, um aktuell die Leistungsfähigkeitsparameter zu messen. Zum Beispiel sind die Maschinenausgabesensoren 12 durch einen Gassensor implementiert, der die Konzentration eines Bestandteils (z. B. NOx) von Abgasemissionen der Maschine 10 misst, durch einen Momentsensor, der das durch die Maschine 10 abgegebene Moment misst, und durch einen Geräuschsensor, der die Größenordnung eines Geräuschs misst, das aus der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine 10 entsteht. Die tatsächlichen Werte der Leistungsfähigkeitsparameter können alternativ unter Verwendung von algorithmischen Modellen ohne Verwendung der Sensoren 12 berechnet oder geschätzt werden.
Die Sensoren 13 sind Verbrennungszustandsensoren zum aktuellen Messen der voranstehend beschriebenen Verbrennungsparameter. Zum Beispiel sind die Sensoren 13, wie voranstehend beschrieben wurde, durch den Zylinderdrucksensor implementiert, der den Druck in der Brennkammer (d. h. dem Zylinder) der Maschine 10 misst und einen Ionensensor, der die Quantität von Ionen misst, die durch das Verbrennen von Kraftstoff in der Maschine 10 erzeugt werden. Zum Beispiel berechnet die ECU 20 eine Änderung in dem Zylinderdruck, der ein Druck in der Brennkammer der Maschine 10 ist, wie er durch den Zylinderdrucksensor 13 gemessen wurde, um sowohl die Zündzeit wie auch die Zündverzögerung zu bestimmen. Die tatsächlichen Werte der Verbrennungsparameter können alternativ unter Verwendung eines algorithmischen Modells ohne Verwendung der Sensoren 13 berechnet oder geschätzt werden.
Die ECU 20 arbeitet als Maschinensteuerung, die mit einem Leistungsfähigkeitsparameterrechner 31, einem Verbrennungsparameterrechner 32, einer Stellgliedsteuerung 33, einem Leistungsfähigkeitsparameterabweichungsrechner 34 und einem Verbrennungsparameterabweichungsrechner 35 ausgestattet ist. Der Leistungsfähigkeitsparameterrechner 31 dient als Sollleistungsfähigkeitsparameterbestimmungsschaltkreis, um die Sollwerte der Leistungsfähigkeitsparameter zu bestimmen. Der Verbrennungsparameterrechner 32 dient als Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis, um Sollwerte der Verbrennungsparameter zu berechnen, die erforderlich sind, um tatsächliche Werte der Leistungsfähigkeitsparameter in Übereinstimmung mit deren Sollwerten zu bringen. Die Stellgliedsteuerung 33 dient als Steueranweisungsrechner, um Anweisungswerte zum Steuern der Betätigungen (d. h. die gesteuerten Parameter) der Stellglieder 11 zu erzeugen, um die Sollverbrennungszustände der Maschine 10 zu erlangen, um die erforderlichen Niveaus der Leistungsfähigkeiten der Maschine 10 zu erreichen. Der Leistungsfähigkeitsparameterabweichungsrechner 34 dient als Maschinenleistungsfähigkeitsrückkopplungsschaltkreis zum Berechnen eines Unterschieds oder einer Abweichung von einem tatsächlichen Wert von jedem der Leistungsfähigkeitsparameter (d. h., den Ausgaben der Maschinenausgabesensoren 12) von einem Sollwert davon. Der Verbrennungsparameterabweichungsrechner 35 dient als Verbrennungsparameterrückkopplungsschaltkreis zum Berechnen eines Unterschieds oder einer Abweichung von einem tatsächlichen Wert von jedem der Verbrennungsparameter (d. h., die Ausgaben von den Verbrennungszustandssensoren 13) von einem Sollwert davon. Diese funktionellen Blöcke 31 bis 35 sind logisch in dem Mikrocomputer der ECU 20 implementiert.
Insbesondere weist der Verbrennungsparameterrechner 32 einen Integrator 32a und einen arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters auf. Der Integrator 32a arbeitet, um jede der Leistungsfähigkeitsparameterabweichungen zusammenzuzählen oder aufzusummieren, die durch den Leistungsfähigkeitsparameterabweichungsrechner 34 als Integralwert berechnet wurden. Der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters ist als zweites Korrelationsdatum in einem Speicher wie z. B. dem ROM der ECU 20 gespeichert.
Der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters wird hergestellt, um Korrelationen zwischen den verschiedenen Arten von Leistungsfähigkeitsparametern, die verschiedene Arten von Leistungsfähigkeiten der Maschine 10 darstellen, und den verschiedenen Arten von Verbrennungsparametern, die verschiedene Arten von Verbrennungszuständen des Kraftstoffs in der Maschine 10 darstellen, zu definieren. Insbesondere ist der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters durch ein Maschinenleistungsfähigkeit-Verbrennungs-Parametermodell bereitgestellt, wie in 1 dargestellt ist, oder durch eine Determinante, die in 2(a) dargestellt ist, und um Verhältnisse der Verbrennungszustände der Maschine 10 (d. h. der Verbrennungsparameter) zu den Leistungsfähigkeitszuständen der Maschine 10 (d. h. den Leistungsfähigkeitsparametern) mathematisch auszudrücken. Mit anderen Worten erzeugt der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters Werte der Verbrennungszustände der Maschine 10, die benötigt werden, um den erforderlichen Werten der Leistungsfähigkeitsparameter zu begegnen. Sollwerte der Verbrennungsparameter (oder Größen, durch die die Sollwerte, die in den voranstehenden Steuerzyklus abgeändert wurden, erforderlich sind geändert zu werden, auf die ebenfalls als Verbrennungsparameteränderungen Bezug genommen wird) werden durch das Substituieren von Sollwerten der Leistungsfähigkeitsparameter (oder Größen, durch die die letzten Sollwerte der Leistungsfähigkeitsparameter erforderlich sind, geändert zu werden, die ebenfalls als Leistungsfähigkeitsparameteränderungen bezeichnet werden) in den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters erhalten.
Der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters, wie in 2(a) dargestellt ist, ist so konstruiert, dass das Produkt eines Säulenvektors A1 einer Ordnung r von Variablen, die die Leistungsfähigkeitsparameteränderungen darstellen, und einer Matrix A2, die aus q-mal-r Elementen a₁₁, bis a_qr ausgemacht ist, als Säulenvektor A3 von Variablen, die die Verbrennungsparameteränderungen darstellen, der Ordnung q definiert ist. Die Integralwerte der Abweichungen, die durch den Integrator 32a abgeleitet wurden, werden als Leistungsfähigkeitsparameteränderungen verwendet und in die Variablen des Säulenvektors A1 substituiert, um Lösungen der entsprechenden Variablen (d. h. Einträge) des Säulenvektors A3 abzuleiten. Die Lösungen werden als Größen bestimmt, um die die letzten Werte der Verbrennungsparameter geändert werden müssen (d. h., die Verbrennungsparameteränderungen).
Der Integrator 32a summiert die Abweichungen der tatsächlichen Werte der Leistungsfähigkeitsparameter entsprechend auf und substituiert diese in den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters, um die Möglichkeit zu minimieren, dass die tatsächlichen Werte der Leistungsfähigkeitsparameter konstant von deren Sollwerten abweichen. Wenn der Gesamtwert der Abweichung Null (0) wird, wird ein entsprechender Wert, der durch den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters berechnet wird, Null. Die Sollwerte der Verbrennungsparameter sind deswegen so eingestellt, dass sie die Verbrennungszustände der Maschine 10 so beibehalten, wie sie sind.
Die Stellgliedsteuerung 33 hat einen Integrator 33a und einen arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters. Der Integrator 33a arbeitet, um die Abweichung von dem tatsächlichen Wert von jedem der Verbrennungsparameter von deren Sollwert zusammenzuzählen oder zu totalisieren, die durch den Verbrennungsparameterabweichungsrechner 35 abgeleitet wurden. Der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters ist in einem Speicher (d. h. einem Speichergerät) wie z. B. dem ROM der ECU 20 gespeichert.
Der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters wird dazu gebracht, Korrelationen zwischen unterschiedlichen Arten von Verbrennungsparametern und den unterschiedlichen Arten von gesteuerten Variablen (d. h., gesteuerte Parameter) zu definieren. Der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters ist durch ein Modell Verbrennungsparameter - gesteuerter Parameter bereitgestellt, wie in 1 dargestellt ist, oder durch eine Determinante, die in 2(c) dargestellt ist, und drückt mathematisch Werte der gesteuerten Parameter entsprechend der gewünschten Verbrennungszustände der Maschine 10 aus. Mit anderen Worten stellt der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters eine Kombination von Werten der gesteuerten Parameter bereit, die erforderlich sind, um die Maschine 10 in Sollverbrennungszustände zu platzieren. Die Anweisungswerte für die gesteuerten Parameter (oder die Größen, durch die die Anweisungswerte zu ändern sind, werden deswegen durch das Substituieren von Sollwerten der Verbrennungsparameter (oder Größen), durch die die Sollwerte zu ändern sind, die ebenfalls als Verbrennungsparameteränderungen bezeichnet werden) in den arithmetischen Ausdruck 33b des Verbrennungsparameters erhalten.
In dieser Ausführungsform ist der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters so konstruiert, dass das Produkt eines Säulenvektors A4 von Variablen, die die Verbrennungsparameteränderungen darstellen, einer Ordnung q und einer Matrix A5, die aus p-mal-q Elementen b₁₁ bis b_pq ausgemacht ist, als Säulenvektor A6 von Variablen, die die Größe darstellen, um die die gesteuerten Parameter zu ändern sind, der Ordnung p definiert. Die Integralwerte der Abweichungen, die durch den Integrator 33a abgeleitet wurden, werden als die Verbrennungsparameteränderungen verwendet und in die Variablen des Säulenvektors A4 substituiert, um Lösungen der entsprechenden Variablen (d. h. Einträge) des Säulenvektors A6 abzuleiten. Die Lösungen werden als Größen bestimmt, um die die letzten Werte der gesteuerten Parameter geändert werden müssen (d. h., die Änderungen der gesteuerten Parameter).
Der Integrator 33a totalisiert die Abweichungen von den tatsächlichen Werten der Verbrennungsparameter entsprechend und substituiert diese in den arithmetischen Ausdruck 33b der gesteuerten Parameter, um die Möglichkeit zu minimieren, dass die tatsächlichen Werte der Verbrennungsparameter von deren Sollwerten konstant abweichen. Wenn der Integralwert der Abweichung Null (0) wird, wird ein entsprechender Wert, der durch den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters (d. h. die Änderungen des gesteuerten Parameters) berechnet wurde, Null. Die Sollwerte der gesteuerten Parameter werden deswegen so eingestellt, um die Verbrennungszustände der Maschine 10 so beizubehalten, wie sie sind.
Die Rate der Wärmeabgabe, die eine Änderung in der durch die Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkammer der Maschine 10 erzeugten Wärme darstellt, und der Zylinderdruck (d. h., der Druck in dem Zylinder der Maschine 10) sind die Verbrennungsparameter und ebenfalls Zeitseriendaten, die sich mit der Zeit ändern. Die Rate der Wärmeabgabe wird im Detail mit Bezug auf 3(a) bis 3(e) diskutiert. 3(a) demonstriert ein Beispiel, in dem zwei Einspritzereignisse (z. B. eine Steuereinspritzung und eine Haupteinspritzung von Kraftstoff in die Maschine 10) durchgeführt werden. 3(b), 3(c), 3(d) und 3(e) stellen Änderungen in dem Zylinderdruck, P, der Derivativwert dP/dθ des Zylinderdrucks, der Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ, und des Integralwerts Q der Rate der Wärmeabgabe dar, die von den zwei Einspritzereignissen herrühren. Der Derivativwert dP/dθ des Zylinderdrucks P stellt die Rate der Änderung in dem Zylinderdruck dar. Der Integralwert Q der Rate der Wärmeabgabe stellt die Menge der erzeugten Wärme dar. Ein Kurbelwinkel 0 bezeichnet den obersten Totpunkt des Kolbens der Maschine 10.
Wenn das erste Ereignis der Kraftstoffeinspritzung (d. h. die Steuereinspritzung) wie in 3(a) dargestellt, zu der Zeit t1 ausgeführt wird, wird das Verbrennen von Kraftstoff in der Brennkammer der Maschine 10, wie in 3(b) und 3(c) dargestellt, verursachen, dass der Zylinderdruck P und der Derivativwert dP/dθ des Zylinderdrucks P zu einer Zeit t2 beginnen, anzusteigen. Derartige Änderungen in dem Zylinderdruck P und dem Derivativwert dP/dθ des Zylinderdrucks P können durch einen typischen Zylinderdrucksensor gemessen werden. Die Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ steigt in der Form von im Wesentlichen der gleichen Wellenform an wie der Derivativwert dP/dθ des Zylinderdrucks P und erscheint, wie in 3(d) dargestellt ist, in der Form der Verbrennungswelle, die von dem ersten Ereignis der Kraftstoffeinspritzung zwischen der Zeit t2 und der Zeit t4 entsteht. Die Zeit t3 ist die Zeit, zu der die Rate, an der die Wärme durch das erste Ereignis der Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, maximal ist. Die Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ kann als Funktion des Derivativwerts dP/dθ des Zylinderdrucks P und einer Rate einer Änderung des Volumens dV/dθ der Brennkammer der Maschine 10 abgeleitet sein.
Wenn das zweite Ereignis der Kraftstoffeinspritzung (d. h. die Haupteinspritzung), wie in 3(a) dargestellt, zu der Zeit t5 ausgeführt wird, wird das Verbrennen des Kraftstoffs in der Brennkammer der Maschine 10 verursachen, wie in 3(b) und 3(c) dargestellt ist, dass der Zylinderdruck P und der Derivativwert dP/dθ des Zylinderdrucks P wieder zu einer Zeit t6 beginnen, anzusteigen. Die Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ steigt in der Form von im Wesentlichen der gleichen Wellenform wie der Derivativwert dP/dθ des Zylinderdrucks P und erscheint, wie in 3(d) dargestellt ist, in der Form einer Verbrennungswelle, die von dem zweiten Ereignis der Kraftstoffeinspritzung zwischen der Zeit t6 und der Zeit t8 ansteigt. Die Zeit t7 ist die Zeit, zu der die Rate, zu der die Wärme durch das zweite Ereignis der Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, maximal ist. Der Integralwert Q wird durch das Integrieren der Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ abgeleitet. Der Integralwert Q in einem Verbrennungszyklus stellt die Menge der Wärme dar, die in jedem Verbrennungszyklus erzeugt wurde.
Eine Variation der Einspritzcharakteristik der Kraftstoffeinspritzer der Maschine 10, die von einer Variation von Einheit zu Einheit oder deren Altern entsteht, ergibt gewöhnlich eine Änderung der Wellenform des Zylinderdrucks P oder der Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ. Wenn z. B. eine Ablagerung in einer Sprühbohrung des Kraftstoffeinspritzers entwickelt ist, so dass der Innendurchmesser der Sprühbohrung verringert ist, und sich somit eine unerwünschte Verringerung der eingesprühten Kraftstoffmenge ergibt, wird dies in einer verringerten Rate resultieren, mit der der Zylinderdruck P ansteigt. Anstiege in den Derivativwerten dP/dθ des Zylinderdrucks P und der Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ sinken somit zwischen Zeiten t2 und t4 und zwischen Zeiten t6 und t8. In dem Fall, in dem ein Kraftstoff zweimal aufeinander eingespritzt wird, wird z. B. eine Änderung in der Wirkung der Verbrennung des in dem vorangehenden Einspritzereignis in die Maschine 10 eingesprühten Kraftstoffs auf das des in dem letzteren Einspritzereignis in die Maschine eingesprühten Kraftstoffs verursachen, dass die Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ sich in dem letzteren Einspritzereignis ändert, d. h., zu der Zeit t6, zu der die Wärme beginnt, entwickelt zu werden, zu der Zeit t7, zu der die Rate, mit der die Wärme erzeugt wird, maximal ist, und zu der Zeit t8, zu der die Erzeugung der Wärme beendet wird, zu ändern.
Im Gegensatz dazu wird ein unerwünschter Anstieg der Menge des eingespritzten Kraftstoffs in einer erhöhten Rate resultieren, mit der der Zylinderdruck P ansteigt. Anstiege in dem Ableitungswert dP/dθ des Zylinderdrucks P und der Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ steigen somit zwischen den Zeiten t2 und t4 und zwischen den Zeiten t6 und t8. Eine Änderung der Wirkung der Verbrennung des in dem früheren Einspritzereignis in die Maschine 10 eingesprühten Kraftstoffs auf den des in dem späteren Einspritzereignis in die Maschine eingesprühten Kraftstoffs wird verursachen, dass sich die Zeit t6, zu der die Wärme beginnt, entwickelt zu werden, die Zeit t7, zu der die Rate maximal ist, mit der die Wärme erzeugt wird, und die Zeit t8, zu der die Erzeugung der Wärme beendet wird, ändern. In Kürze werden die Wellenformen der Änderungen in dem Zylinderdruck P und der Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ von Bezugswellenformen abweichen. Zum Beispiel können die Werte des Zylinderdrucks P und die Rate der Wärmeabgabe dQ/dθ sich zu einer Zeit verringern, die im Verhältnis zu der Zündzeit vorherbestimmt ist, oder Zeiten, wenn diese sich ändern, können vorgezogen oder verzögert sein.
Unter Berücksichtigung der voranstehenden Tatsachen ist das Maschinensteuersystem dieser Ausführungsform konstruiert, die Rate der Wärmeabgabe als Zeitserienparameter zu wählen, die sich mit der der Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkammer der Maschine 10 folgenden Zeit ändern wird, und Werte der Zeitserienparameter zu gegebenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten als solche der Verbrennungsparameter handhabt, die ebenfalls im Folgenden als Zeitseriendaten bezeichnet werden.
Die Zeitseriendaten, die in dieser Ausführungsform gehandhabt werden, sind

1) erste Daten P1, die ein Wert der Rate der Wärmeabgabe zu der Zeit sind, wenn die Wärme beginnt durch die Verbrennung des in dem Steuereinspritzereignis eingesprühten Kraftstoffs freigegeben zu werden;
2) zweite Daten P2, die ein Wert der Rate der Wärmeabgabe sind, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Steuereinspritzereignis entwickelt wird, zu der Zeit, wenn die Rate der Wärmeabgabe maximal ist;
3) dritte Daten P3, die ein Wert der Rate der Wärmeabgabe zu der Zeit sind, wenn die in dem Steuereinspritzereignis entwickelte Wärmeabgabe beendet wird;
4) vierte Daten P4, die ein Wert der Rate der Wärmeabgabe zu der Zeit sind, wenn die Wärme beginnt, durch die Verbrennung des in dem Haupteinspritzereignis eingesprühten Kraftstoffs verbrannt zu werden;
5) fünfte Daten P5, die ein Wert der Rate der Wärmeabgabe sind, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Haupteinspritzereignis zu der Zeit erzeugt wurden, zu der die Rate der Wärmeabgabe maximal ist; und
6) sechste Daten P6, die ein Wert der Rate der Wärmeabgabe zu der Zeit sind, wenn die Abgabe der Wärme, die in dem Haupteinspritzereignis entwickelt wurde, beendet wird.

Das Maschinensteuersystem verwendet die voranstehenden ersten bis sechsten Zeitseriendaten P1 bis P6 als die Verbrennungsparameter.
Die Zeiten, zu denen die Freigabe der Wärme in dem Steuereinspritzereignis beginnt, die Rate der Wärmeabgabe in dem Steuereinspritzereignis eine Spitze erreicht, und die Wärmeabgabe in dem Steuereinspritzereignis beendet wird, und die Zeiten, zu denen die Wärmeabgabe in dem Haupteinspritzereignis beginnt, die Rate der Wärmeabgabe in dem Haupteinspritzereignis eine Spitze erreicht und die Wärmeabgabe in dem Hauteinspritzereignis beendet wird, entsprechend den voranstehend beschriebenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten. Diese Zeitpunkte können durch die Winkelpositionen einer Kurbelwelle der Maschine 10 erfasst werden. Zum Beispiel kann das Maschinensteuersystem konstruiert sein, im Voraus Winkelpositionen der Kurbelwelle abzutasten, die entsprechenden Zeitpunkten entsprechen, in der Form von Zahlen der Impulse, die durch einen Maschinendrehzahlsensor ausgegeben werden, oder Kurbelwinkelgrade °CA und tatsächlich Werte der Wärmeabgabe zu den Zeitpunkten, die auf diese Weise erfasst werden, als Zeitseriendaten P1 bis P6 zu messen. Das Maschinensteuersystem kann alternativ konstruiert sein, die Zeitpunkte aus Änderungen der Rate der Wärmeabgabe zu erfassen, und bestimmt die Werte der Rate der Wärmeabgabe zu diesen Zeiten als die Zeitseriendaten P1 bis P6.
Der arithmetische Ausdruck 32b der Brennkammer, wie aus 2(a) ersichtlich ist, ist so konstruiert, um die Korrelationen zwischen den Leistungsfähigkeitsparametern und den Verbrennungsparametern einschließlich der Zeitseriendaten P1 bis P6 zu definieren. Insbesondere hat der Säulenvektor A3 von Variablen, die die Verbrennungsparameteränderungen darstellen, die Zeitseriendaten P1 bis P6. Ähnlich ist der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters, wie aus 2(b) ersichtlich ist, so konstruiert, um die Korrelationen zwischen den gesteuerten Parametern und den Verbrennungsparametern einschließlich der Zeitseriendaten P1 bis P6 zu definieren. Insbesondere enthält der Säulenvektor A4 der die Verbrennungsparameteränderungen darstellenden Variablen die Zeitseriendaten P1 bis P6.
Der Verbrennungsparameterrechner 32 der ECU 20 arbeitet, um den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters zu verwenden, in dem der Säulenvektor A3 die Zeitseriendaten P1 bis P6 als Ausgaben hat, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter zu berechnen. Die Stellgliedsteuerung 33 arbeitet, um den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters zu verwenden, in dem der Säulenvektor A4 die Zeitseriendaten P1 bis P6 als Eingaben hat, um die Sollwerte (d. h. die Anweisungswerte) der gesteuerten Parameter zu berechnen.
Im Folgenden wird beschrieben, wie die Anweisungswerte zu berechnen sind, die zu den Stellgliedern 11 auszugeben sind, um die gewünschten Werte der gesteuerten Parameter davon zu erreichen, wobei Bezug auf ein Flussdiagramm eines Stellgliedsteuerprogramms genommen wird, das aus 4 ersichtlich ist. Dieses Programm ist durch den Mikrocomputer der ECU 20 in einem regelmäßigen Zeitabstand (z. B. einen Betriebszyklus der CPU oder ein Zyklus äquivalent zu einem gegebenen Kurbelwinkel der Maschine 10) auszuführen.
Nach dem Betreten des Programms schreitet die Routine zu Schritt S11 voran, in dem Sollwerte der entsprechenden Leistungsfähigkeitsparameter ausgehend von Betriebszuständen der Maschine 10 wie z. B. der Drehzahl der Maschine 10 und der Position des Beschleunigerpedals des Fahrzeugs (d. h. einem Aufwand des Fahrers auf das Beschleunigerpedal) berechnet werden. Dieser Vorgang wird durch den Leistungsfähigkeitsparameterrechner 31 durchgeführt. Zum Beispiel berechnet die ECU 20 die Sollwerte unter Verwendung eines Kennfelds, das durch die Anpassungsversuche erstellt wurde, und in dem optimale Werte der Leistungsfähigkeitsparameter im Verhältnis zu Drehzahlen der Maschine 10 und Positionen des Beschleunigerpedals gespeichert sind.
Die Routine schreitet zu Schritt S12 voran, in dem tatsächliche Werte der entsprechenden Leistungsfähigkeitsparameter von Ausgaben der Maschinenausgabesensoren 12 gemessen werden. Die ECU 20 kann alternativ konstruiert sein, die tatsächlichen Leistungsfähigkeitsparameter durch arithmetische Modelle zu schätzen oder berechnen, und diese als die voranstehenden tatsächlichen Werte zu bestimmen, ohne die Maschinenausgabesensoren 12 zu verwenden. Eine derartige Schätzung kann lediglich an einigen der Leistungsfähigkeitsparameter durchgeführt werden.
Die Routine schreitet zu dem Schritt S13 voran, in dem der Vorgang des Leistungsfähigkeitsparameterabweichungsrechners 34 ausgeführt wird. Insbesondere werden Abweichungen von den tatsächlichen Werten der Leistungsfähigkeitsparameter, die in Schritt S12 gemessen wurden, von deren Sollwerten, die in Schritt S11 abgeleitet wurden, bestimmt. Solche Abweichungen werden im Folgenden ebenfalls als Leistungsfähigkeitsparameterabweichungen bezeichnet.
Die Routine schreitet zu Schritt S14 voran, in dem der Vorgang des Integrators 32a ausgeführt wird. Insbesondere wird ein Integralwert (d. h. ein Gesamtwert) x(i) von jeder der Leistungsfähigkeitsparameterabweichungen, die in Schritt S13 abgeleitet wurden, bestimmt. Noch genauer wird die Summe von jedem der Gesamtwerte x(i-1), die als ein Programmausführungszyklus früher abgeleitet wurden, und eine entsprechende der Leistungsfähigkeitsparameterabweichungen, die in diesem Programmausführungszyklus abgeleitet wurde, als Integralwert x(i) berechnet.
Die Routine schreitet zu Schritt S15 voran, in dem die Sollwerte der Verbrennungsparameter berechnet werden. Insbesondere werden die Integralwerte x(i), die in Schritt S14 abgeleitet wurden, in den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters substituiert. Lösungen des arithmetischen Ausdrucks 32b des Verbrennungsparameters werden als Größen bestimmt, durch die die tatsächlichen oder letzten Werte der Verbrennungsparameter zu ändern sind, werden ebenfalls als Verbrennungsparameteränderungen bezeichnet. Die ECU 20 bestimmt ebenfalls Bezugswerte der Verbrennungsparameter durch Kennfelder oder mathematische Formeln in Bezug auf Betriebszustände der Maschine 10 wie z. B. die Drehzahl oder Last auf die Maschine 10, zählt die Verbrennungsparameteränderungen zu den Bezugswerten hinzu, und definiert derartige Summen als Sollwerte der Verbrennungsparameter (d. h., Sollwert des Verbrennungsparameters = Bezugswert + Größe, durch die der letzte Wert des Verbrennungsparameters zu ändern ist).
Die Routine schreitet zu Schritt S16 voran, in dem Ausgaben der Verbrennungszustandssensoren 13 überwacht werden, um tatsächliche Werte der Verbrennungsparameter abzuleiten. Die ECU 20 kann alternativ tatsächliche Werte der Verbrennungsparameter durch arithmetische Modelle berechnen oder schätzen, und diese als voranstehende tatsächliche Werte bestimmen, ohne die Verbrennungszustandssensoren 13 zu verwenden. Es ist möglich, lediglich einige oder alle Verbrennungsparameter zu schätzen.
Die Routine schreitet zu Schritt S17 voran, in dem der Betrieb des Verbrennungsparameterabweichungsrechners 35 durchgeführt wird. Insbesondere wird eine Abweichung von jedem der Sollwerte der Verbrennungsparameter, die in Schritt S15 abgeleitet wurden, von einem entsprechenden der tatsächlichen Werte der Verbrennungsparameter, die in Schritt S16 abgeleitet wurden, berechnet (die ebenfalls im Folgenden als Verbrennungsparameterabweichung bezeichnet werden).
Die Routine schreitet zu Schritt S18 voran, in dem der Betrieb des Integrators 33a durchgeführt wird. Insbesondere wird ein Integralwert (d. h. ein Gesamtwert) y(i) von jeder der Verbrennungsparameterabweichungen, die in Schritt S17 abgeleitet wurden, bestimmt. Noch genauer wird die Summe des Integralwerts y(i-1), die durch einen Programmausführungszyklus vorher abgeleitet wurde, und die Verbrennungsparameterabweichung, die in diesem Programmausführungszyklus abgeleitet wurde, als der Integralwert y(i) berechnet.
Die Verbrennungsparameter, die voranstehend beschrieben wurden, schließen die Zeitseriendaten P1 bis P6 bezüglich der Rate der Wärmeabgabe ein, die durch die Verbrennung des in die Maschine 10 gesprühten Kraftstoffs entwickelt wird. Die Sollwerte der Zeitseriendaten P1 bis P6 werden in dem Schritt S15 berechnet. Die tatsächlichen Werte der Zeitseriendaten P1 bis P6 werden in dem Schritt S16 bestimmt. Die Abweichungen der tatsächlichen Werte von den Zeitseriendaten P1 bis P6 von deren Sollwerten werden in Schritt S17 berechnet. Die Integralwerte der Abweichungen werden in dem Schritt S18 berechnet. Die Bestimmung der tatsächlichen Werte der Zeitseriendaten P1 bis P6 wird durch das Abtasten einer Ausgabe des Zylinderdrucksensors erhalten, wie voranstehend beschrieben wurde, wenn die Kurbelwelle der Maschine 10 jeden der Kurbelwinkel entsprechend den Zeitpunkten erreicht, zu denen die Werte der Zeitseriendaten P1 bis P6 zu messen sind.
Falls die Betriebscharakteristiken der Kraftstoffeinspritzer von deren Bezugscharakteristiken unterschiedlich sind, oder falls die Kraftstoffeinspritzer gealtert sind, z. B. die Sprühbohrung mit einer Ablagerung verstopft ist, wird dies verursachen, dass die tatsächlichen Werte der Rate der Wärmeabgabe zu der Zeit, zu der begonnen wird, die durch die Verbrennung des in jeder aus Steuer- und Haupteinspritzereignissen eingesprühten Kraftstoffs erzeugte Wärme freizugeben, mit anderen Worten, wenn der in die Maschine 10 eingesprühte Kraftstoff beginnt, zu verbrennen (was im Folgenden ebenfalls als Anfangszeit der Wärmeabgabe bezeichnet wird), zu der Zeit, zu der die Rate der Wärmeabgabe, die durch die Verbrennung des in jedem aus Steuer- und Haupteinspritzereignis eingesprühten Kraftstoffs entwickelt wird, maximal ist, so dass sie einen Spitzenwert aufweist, wie in 3(d) gezeigt ist, (was im Folgenden ebenfalls als Maximalerreichszeit bezeichnet wird), und zu der Zeit, zu der die Abgabe der Wärme, die durch die Verbrennung des in jedem aus Steuer- und Haupteinspritzereignis eingesprühten Kraftstoffs erzeugt wird, endet, mit anderen Worten, wenn die Verbrennung des in die Maschine 10 eingesprühten Kraftstoffes endet (was im Folgenden ebenfalls als Wärmeabgabeendzeit bezeichnet wird), um von deren Sollwerten abzuweichen, die ausgehend von den letzten Werten der Leistungsfähigkeitsparameterabweichungen berechnet wurden. Derartige Abweichungen von den tatsächlichen Werten der Rate der Wärmeabgabe werden in dem Schritt S17 als die Integralwerte y(i) berechnet.
Die Routine schreitet dann zu Schritt S19 voran, in dem der Anweisungswert von jedem der gesteuerten Parameter bestimmt wird. Insbesondere werden die Integralwerte y(i) der Verbrennungsparameterabweichungen, die in Schritt S18 abgeleitet wurden, in den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters substituiert. Lösungen des arithmetischen Ausdrucks 33b des gesteuerten Parameters werden als Größen bestimmt, durch die die letzten Anweisungswerte aller Arten von gesteuerten Parametern zu ändern sind oder zu regeln sind (was im Folgenden als Änderungen der gesteuerten Parameter bezeichnet wird) bestimmt. Die ECU 20 bestimmt ebenfalls Bezugswerte der gesteuerten Parameter durch Kennfelder oder mathematische Formeln in Bezug auf Betriebszustände der Maschine 10 wie z. B. die Drehanzahl oder Last der Maschine 10, zählt die Änderungen der gesteuerten Parameter zu den Bezugswerten hinzu und definiert derartige Summen als Sollwerte (d. h. Anweisungswerte) der gesteuerten Parameter (d. h. Sollwert des gesteuerten Parameters = Bezugswert + Größe, durch die der letzte Wert des gesteuerten Parameters zu ändern ist). Die Anweisungswerte sind stellgliedgesteuerte Parameter, die in der Form von Anweisungssignalen zu den Stellgliedern 11 auszugeben sind.
Das Maschinensteuersystem der ersten Ausführungsform bietet die folgenden Vorteile.
Das Maschinensteuersystem verwendet den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters (d. h. die ersten Korrelationsdaten), der die Korrelationen zwischen den verschiedenen Arten von Verbrennungsparametern und den verschiedenen Arten von gesteuerten Parametern definiert, um die Anweisungswerte (d. h. Sollwerte) der gesteuerten Parameter zu bestimmen, und dabei die Steuerbarkeit zu verbessern, in dem die tatsächlichen Werte aller Verbrennungsparameter gleichzeitig in Übereinstimmung mit deren Sollwerten gebracht werden. Das Maschinensteuersystem verwendet ebenfalls den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters (d. h. die zweiten Korrelationsdaten), der die Korrelation zwischen den verschiedenen Arten von Leistungsfähigkeitsparametern und den verschiedenen Arten von Verbrennungsparametern definiert, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter zu bestimmen, und verbessert dabei die Steuerbarkeit dadurch, dass die tatsächlichen Werte von allen Leistungsfähigkeitsparametern in Übereinstimmung mit deren Sollwerten gleichzeitig gebracht werden. Das Maschinensteuersystem dient daher, die Harmonisierung der Leistungsfähigkeitsparameter und der Verbrennungsparameter herzustellen, und stellt somit die Stabilität im Steuern der Maschine 10 sicher.
Die ECU 20 verwendet die Rate der Wärmeabgabe als den Zeitserienparameter, der sich mit der Zeit folgend auf die Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkammer der Maschine 10 ändern wird, und handhabt die Werte der Zeitserienparameter zu den gegebenen folgenden Zeitpunkten als die Verbrennungsparameter. Der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters definiert deswegen die Korrelationen zwischen jedem der Werte der Zeitseriendaten P1 bis P6 und die gesteuerten Parameter und bestimmt dabei die Anweisungswerte der gesteuerten Parameter unter Betrachtung der Charakteristiken der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine 10, die sich mit der Zeit ändert. Dies kompensiert Fehler im Steuern des Betriebs der Maschine 10, die aus einer Änderung des Drucks in den Zylindern der Maschine 10 entsteht oder der Rate der Wärmeabgabe in der Maschine 10 aufgrund der individuellen Variabilität oder des Alterns der Stellglieder 11, z. B. der Kraftstoffeinspritzer.
Die Zeitseriendaten P1 bis P6 stellen Werte der Rate der Wärmeabgabe in der Maschine 10 zu der Wärmeabgabeanfangszeit, der maximalen Erreichzeit und der Wärmeabgabeendzeit sowohl in den Steuer- wie auch den Haupteinspritzereignissen dar. Diese Werte weisen eine physikalische Bedeutung zum Beobachten der Charakteristiken der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine 10 auf und reflektieren die individuelle Variabilität oder das Altern der Stellglieder 11. Das Maschinensteuersystem arbeitet deswegen, um einen Fehler im Steuern der Leistungsfähigkeitsparameter ausgehend von den Verbrennungszuständen des Kraftstoffs in der Maschine 10 zu kompensieren, der aus der individuellen Variabilität oder dem Altern der Stellglieder 11 entsteht.
Das Maschinensteuersystem arbeitet ebenfalls, um die tatsächlichen Werte der Leistungsfähigkeitsparameter mit deren Sollwerten in der Rückkopplungsbetriebsart in Übereinstimmung zu bringen, und die tatsächlichen Werte der Verbrennungsparameter ebenfalls mit den Sollwerten davon in der Rückkopplungsbetriebsart in Übereinstimmung zu bringen. Dies stellt die Stabilität im Steuern der tatsächlichen Werte der Leistungsfähigkeits- und Verbrennungsparameter in der Rückkopplungsbetriebsart sogar dann sicher, wenn sich die tatsächlichen Werte mit einer Änderung in z. B. der Temperatur eines Kühlmittels für die Maschine 10 ändern, und somit ergibt sich eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen eine Änderung einer Umgebungsbedingung im Steuern der Maschine 10.
Das Maschinensteuersystem der zweiten Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben.
Das Maschinensteuersystem der ersten Ausführungsform ist, wie voranstehend beschrieben wurde, konstruiert, um die Abweichungen der Vielzahl der Leistungsfähigkeitsparameter in dem arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters (d. h. die zweiten Korrelationsdaten) zu substituieren, um die Verbrennungsparameteränderungen abzuleiten, und substituiert ebenfalls die Abweichungen der Vielzahl der Verbrennungsparameter in den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters (d. h. die ersten Korrelationsdaten), um die Änderungen der gesteuerten Parameter abzuleiten. Das Maschinensteuersystem der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform in solchen Vorgängen.
Insbesondere ist das Maschinensteuersystem der zweiten Ausführungsform konstruiert, wie aus 5 ersichtlich ist, um die Sollwerte der Leistungsfähigkeitsparameter in den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters (d. h. die zweiten Korrelationsdaten) zu substituieren, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter abzuleiten und die Sollwerte der Verbrennungsparameter in den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters zu substituieren (d. h. die ersten Korrelationsdaten), um die Anweisungswerte (d. h. die Sollwerte) der gesteuerten Parameter abzuleiten.
Das Maschinensteuersystem hat ebenfalls Rückkopplungssteuerungen 51 und 53 und Korrekturschaltkreise 52 und 54. Der Korrekturschaltkreis 52 arbeitet, um die Ziele der Leistungsfähigkeitsparameter zu korrigieren, die durch den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters abgeleitet werden, und verwendet dabei Korrekturwerte, die durch die Rückkopplungssteuerung 51 berechnet wurden. Ähnlich arbeitet der Korrekturschaltkreis 54, um die Anweisungswerte der gesteuerten Parameter zu korrigieren, die durch den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters abgeleitet wurden, und verwendet dabei Korrekturwerte, die durch die Rückkopplungssteuerung 53 berechnet wurden.
Das Maschinensteuersystem der zweiten Ausführungsform arbeitet ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, um die Betätigungen der Stellglieder 11 gleichzeitig in einer koordinierten Weise zu steuern und verwendet ebenfalls den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters und den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters (d. h. die ersten und zweiten Korrelationsdaten), um die tatsächlichen Werte der Leistungsfähigkeitsparameter der Verbrennungsparameter in Übereinstimmung mit deren Sollwerten in der Rückkopplungsbetriebsart zu bringen, und bietet somit im Wesentlichen die gleichen günstigen Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform. Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform verwendet die ECU 20 die Rate der Wärmeabgabe als den Zeitserienparameter, der sich mit der der Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkammer der Maschine 10 folgenden Zeit ändern wird, und handhabt Werte des Zeitserienparameters an den gegebenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten als die Verbrennungsparameter, und bestimmt somit die Befehlswerte der gesteuerten Parameter im Licht der Charakteristiken der Verbrennung des Kraftstoffs in der Maschine 10, die sich mit der Zeit ändern werden. Dies kompensiert Fehler im Steuern des Betriebs der Maschine 10, die aus einer Änderung in dem Druck der Zylinder der Maschine 10 oder der Rate der Wärmeabgabe in der Maschine 10 aufgrund der individuellen Variabilität oder des Alterns der Stellglieder 11, z. B. der Kraftstoffeinspritzer, entstehen wird.
Das Maschinensteuersystem der dritten Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben, das konstruiert ist, die Anzahl der Zeitpunkte zu ändern, zu denen die tatsächlichen Werte der Zeitseriendaten P1 bis P6 als Funktion eines Betriebszustands der Maschine 10 zu messen sind, und einen Abschnitt oder das Gesamte der ersten und zweiten Korrelationsdaten (d. h. den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters und den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters) ausgehend von der geänderten Anzahl der Zeitpunkte zu ändern. Die ECU 20 führt ein Korrelationsdatenänderungsprogramm der 6 in regelmäßigen Zeitabständen aus.
Zuerst werden in Schritt S21 die Betriebszustände der Maschine 10 wie z. B. die Drehzahl der Maschine 10 und/oder die Last auf die Maschine 10 (z. B. die Position des Beschleunigerpedals des Fahrzeugs) gemessen. Die Routine schreitet dann zu dem Schritt S22 voran, in dem die Anzahl der Zeitpunkte, in dem Werte der Zeitseriendaten P1 bis P6 zu messen sind, ausgehend von den Betriebszuständen der Maschine 10 bestimmt wird. Wenn z. B. die Maschine 10 sich in einem Zustand niedriger Last wie z. B. einer Leerlaufbetriebsart befindet, wird der Grad der negativen Wirkung der individuellen Variabilität in der Charakteristik oder dem Altern der Stellglieder 11 auf die Steuerung der Betätigungen der Maschine 10 als größer berücksichtigt, als wenn sich die Maschine 10 in einem Zustand hoher Last befindet. Deswegen wird die Anzahl der Zeitpunkte erhöht, wenn die Last auf die Maschine 10 sinkt. Wenn sich die Drehzahl der Maschine 10 in einem Bereich einer niedrigen Drehzahl befindet, kann alternativ die Anzahl der Zeitpunkte im Vergleich damit erhöht werden, wenn sich die Drehzahl der Maschine 10 in einem Bereich einer hohen Drehzahl befindet. Die Anzahl der Zeitpunkte kann alternativ als Funktion von sowohl der Last wie auch der Drehzahl der Maschine 10 bestimmt werden.
Die Routine schreitet zu dem Schritt S23 voran, in dem einer aus einer Vielzahl von arithmetischen Ausdrücken 32b des Verbrennungsparameters und einer aus einer Vielzahl von arithmetischen Ausdrücken 33b des gesteuerten Parameters, die der Anzahl der Zeitpunkte entsprechen, die in Schritt S22 bestimmt wurden, ausgewählt wird. Insbesondere weist der Verbrennungsparameterrechner 32 darin gespeichert die arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters auf, die sich in der Anzahl der Verbrennungsparameter voneinander unterscheiden, und wählt einen daraus aus, der die Zeitseriendaten (d. h., die Werte der Zeitserienparameter) zu der bestimmten Anzahl der Zeitpunkte hat. Ähnlich weist die Stellgliedsteuerung 33 darin gespeichert die arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters auf, die sich in der Anzahl der Verbrennungsparameter voneinander unterscheiden und wählt einen davon aus, der die Zeitseriendaten (d. h., die Werte der Zeitserienparameter) zu der bestimmten Anzahl der Zeitpunkte hat. Wenn sich z. B. die Maschine 10 in dem Zustand niedriger Last befindet, stellt die ECU 20 die Anzahl der Zeitpunkte auf 6 und wählt einen der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einen der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters, die die sechs Zeitseriendaten P1 bis P6 handhaben, wie aus 3 ersichtlich ist. Wenn sich die Maschine 10 in dem Zustand hoher Last befindet, stellt die ECU 20 die Anzahl der Zeitpunkte auf 4 und wählt einen der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einen der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters, die die vier Zeitseriendaten P1, P2, P4 und P5 handhabt, oder alternativ auf 2, und wählt einen der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einen der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters, die die zwei Zeitseriendaten P2 und P5 handhaben. Wenn sich die Maschine 10 in dem Bereich einer niedrigen Drehzahl befindet, kann die ECU 20 alternativ die Anzahl der Zeitpunkte auf 6 einstellen und wählt einen der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einen der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters, die die sechs Zeitseriendaten P1 bis P6 handhaben. Wenn sich die Maschine 10 in dem Bereich einer hohen Drehzahl befindet, kann die ECU 20 die Anzahl der Zeitpunkte auf 4 einstellen und wählt einen der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einen der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters, die die vier Zeitseriendaten P1, P2, P4 und P5 handhaben oder alternativ auf 2, und wählt einen der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einen der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters, die die zwei Zeitseriendaten P2 und P5 handhaben. Anstelle einer derartigen Auswahl von einem der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einem der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters kann die ECU 20 die Anzahl der Zeitseriendaten P1 bis P2 erhöhen oder verringern, die in jedem der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und in jedem der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters der ersten oder zweiten Ausführungsform als eine Funktion des Betriebszustands der Maschine 10 verwendet werden.
Der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters und der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters, die in der voranstehend beschriebenen Weise ausgewählt oder hergestellt werden, werden in den Schritten S15 und S19 der 4 eingesetzt, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter und die Anweisungswerte der gesteuerten Parameter zu berechnen.
Wie voranstehend diskutiert wurde, ergibt eine Änderung im Betriebszustand der Maschine 10 gewöhnlich eine Änderung des Grads der nachteiligen Wirkung der individuellen Variabilität oder des Alterns der Stellglieder 11 an der Steuerung der Betätigungen der Maschine 10. Um eine derartige Änderung der nachteiligen Wirkung abzumildern, ändert das Maschinensteuersystem dieser Ausführungsform die Anzahl der Zeitpunkte, zu denen Werte der Zeitseriendaten ausgehend von dem Betriebszustand der Maschine 10 abzutasten sind, und stellt dabei die Sicherheit im Steuern des Betriebs der Maschine 10 sicher.
Wenn sich die Drehzahl der Maschine 10 in dem Bereich einer niedrigen Drehzahl befindet, erhöht das voranstehend beschriebene Maschinensteuersystem die Anzahl der Zeitpunkte, zu denen die Werte der Zeitseriendaten zu messen sind, im Vergleich dazu, wenn die Drehzahl der Maschine 10 sich in einem Bereich einer hohen Drehzahl befindet, und verbessert somit die Genauigkeit im Steuern der Leistungsfähigkeit der Maschine 10 in dem Zustand, in dem der Grad der nachteiligen Wirkung der individuellen Variabilität oder des Alterns der Stellglieder 11 auf die Steuerung der Betätigungen der Maschine 10 erhöht werden wird. Das Ändern der Anzahl der Zeitpunkte ist auch wirkungsvoll in Bezug auf eine Betriebslast der ECU 20.
Das Maschinensteuersystem der vierten Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben, das konstruiert ist, um eine aus einer Vielzahl von Betriebsarten der Einspritzung des Kraftstoffs in die Maschine 10 als Funktion des Betriebszustands der Maschine 10 auszuwählen. Insbesondere ist das Maschinensteuersystem konstruiert, um von einer Betriebsart der Einspritzung zu einer anderen umzuschalten, die sich in der Anzahl der Einspritzungen, dem Abstand von Einspritzung zu Einspritzung und der Art der Einspritzung (z. B. eine Kombination der Steuereinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung) unterscheiden, die in jedem Verbrennungszyklus auszuführen sind (d. h., in jedem Maschinenbetätigungszyklus). Zum Beispiel arbeitet das Maschinensteuersystem als Einzeleinspritzungssystem, um eine einzelne Einspritzung des Kraftstoffs in die Maschine 10 in jedem Verbrennungszyklus durchzuführen, oder als Mehreinspritzungssystem, um eine Vielzahl von Einspritzungen des Kraftstoffs in die Maschine 10 in jedem Verbrennungszyklus durchzuführen. Das Mehreinspritzungssystem kann konstruiert sein, die Steuereinspritzung, die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung in jedem Verbrennungszyklus auszuführen, und die Anzahl der Ereignisse von jeder aus Steuereinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung zu ändern. Die ECU 20 des Maschinensteuersystems ändert einen Abschnitt oder die gesamten aus ersten und zweiten Korrelationsdaten (d. h., den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters und den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters) ausgehend von der ausgewählten Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs. Die ECU 20 führt ein Korrelationsdatenänderungsprogramm der 7 in regelmäßigen Zeitabständen aus.
Zuerst werden in Schritt S31 die Betriebszustände der Maschine 10 wie z. B. die Drehzahl der Maschine 10 und/oder die Last auf der Maschine 10 (z. B. die Position des Beschleunigerpedals des Fahrzeugs) gemessen. Die Routine schreitet dann zu dem Schritt S32 voran, in dem die Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs in die Maschine 10 ausgehend von den Betriebszuständen der Maschine 10 bestimmt wird. Wenn sich z. B. die Maschine 10 in einem Bereich einer niedrigen Last/niedrigen Drehzahl befindet, wählt die ECU 20 die Betriebsart aus, in der die Steuereinspritzung zweimal durchgeführt wird, und die Haupteinspritzung dann einmal durchgeführt wird. Wenn sich die Maschine 10 in einem Bereich einer mittleren Last/mittleren Drehzahl befindet, wählt die ECU 20 die Betriebsart, in der eine Folge von einzelner Steuereinspritzung, einzelner Haupteinspritzung und einzelner Nacheinspritzung durchgeführt wird. Wenn die Maschine 10 sich in einem Bereich einer hohen Last/hohen Drehzahl befindet, wählt die ECU 20 die Betriebsart, in der die Haupteinspritzung nur einmal durchgeführt wird, mit anderen Worten, es wird nur eine Haupteinspritzung aber keine Steuer- oder Nacheinspritzungen durchgeführt.
Die Routine schreitet zu dem Schritt S33 voran, in dem einer aus einer Vielzahl von arithmetischen Ausdrücken 32b des Verbrennungsparameters und einer aus einer Vielzahl von arithmetischen Ausdrücken 33b des gesteuerten Parameters, die der Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs entsprechen, die in Schritt S32 eingestellt wurde, ausgewählt werden. Insbesondere weist der Verbrennungsparameterrechner 32, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben wurde, darin gespeichert die arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters auf, die sich in der Anzahl der Verbrennungsparameter voneinander unterscheiden und wählt einen daraus aus, der der ausgewählten Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs entspricht. Ähnlich weist die Stellgliedsteuerung 33 darin gespeichert die arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters auf, die sich in der Anzahl der Verbrennungsparameter voneinander unterscheiden und wählt einen davon aus, der der ausgewählten Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs entspricht. Die Anzahl der Zeitpunkte, zu der die Werte der Zeitseriendaten zu messen sind, wird in Bezug auf die Anzahl der Einspritzungen des Kraftstoffs, des Zeitabstands von Einspritzung zu Einspritzung und der Art der Einspritzung des Kraftstoffs (d. h. der Betriebsarten der Einspritzung, die voranstehend beschrieben wurden) eingestellt. Die Anzahl der Einspritzungen des Kraftstoffs ist die Anzahl der Zeiten, zu denen der Kraftstoff in die Maschine 10 in jedem Verbrennungszyklus einzuspritzen ist. Der Zeitabstand von Einspritzung zu Einspritzung ist der Zeitabstand zwischen z. B. den Ereignissen der Steuereinspritzung und der Haupteinspritzung oder zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung. Die Betriebsart der Einspritzung stellt eine Verbrennung der Steuer-, Haupt- und Nacheinspritzungen, die Anzahl der Einspritzungen des Kraftstoffs in jedem Verbrennungszyklus und den Zeitabstand von Einspritzung zu Einspritzung dar. Die ECU 20 wählt einen aus den arithmetischen Ausdrücken 32b des Verbrennungsparameters und einen der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters, die in der Anzahl der Zeitseriendaten der Anzahl der Zeitpunkte in der ausgewählten Betriebsart der Einspritzung entsprechen.
Der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters und der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters, die in der voranstehend beschriebenen Weise gewählt wurden, werden in den Schritten S15 und S19 der 4 ausgewählt, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter und die Anweisungswerte der gesteuerten Parameter zu berechnen.
Wenn die Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs in die Maschine 10 geändert wird, ergibt dies eine Änderung der Betriebsart der Verbrennung des Kraftstoffs in die Maschine 10, die zu Änderungen der Werte der Zeitseriendaten führt. Das Maschinensteuersystem dieser Ausführungsform ändert daher zumindest einen Abschnitt von jedem aus dem arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters und dem arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters gemäß der ausgewählten Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs, und stellt dabei die Stabilität im Steuern des Betriebs der Maschine 10 sicher. Die ECU 20 kann alternativ konstruiert sein, eine Kombination der Betätigungen der 6 und 7 durchzuführen. Zum Beispiel kann die ECU 20 konstruiert sein, arithmetische Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und arithmetische Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters in Bezug auf die Betriebsarten der Einspritzung des Kraftstoffs und die Betriebszustände der Maschine 10 aufzuweisen, einen der arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und der arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters ausgehend von der ausgewählten Betriebsart der Einspritzung des Kraftstoffs auszuwählen, und ebenfalls einen der ausgewählten arithmetischen Ausdrücke 32b des Verbrennungsparameters und einen der ausgewählten arithmetischen Ausdrücke 33b des gesteuerten Parameters ausgehend von dem Betriebszustand der Maschine 10 auszuwählen.
Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu erleichtern, so sollte erkannt werden, dass die Erfindung in verschiedenen Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Deswegen sollte die Erfindung als alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen zu den gezeigten Ausführungsformen enthalten verstanden werden, die ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, das in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt ist.
Das Maschinensteuersystem von jeder der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen bestimmt die Sollwerte der Verbrennungsparameter unter Verwendung der zweiten Korrelationsdaten (d. h. des arithmetischen Ausdrucks 32b des Verbrennungsparameters), der die Korrelationen zwischen den Leistungsfähigkeitsparametern und den Verbrennungsparametern definiert, aber kann anstelle dessen ein Anpassungsfähigkeitskennfeld verwenden, das Sollwerte der Verbrennungsparameter in Bezug auf die Betriebszustände der Maschine 10 wie z. B. der Drehzahl oder der Last auf die Maschine 10 definiert, verwenden.
Das Maschinensteuersystem von jeder der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen kann konstruiert sein, als Zeitseriendaten Werte einer Wellenform (z. B. einer Verbrennungswellenform) abzutasten, die den Zylinderdruck oder die Rate der Wärmeabgabe zu der Beginnzeit der Wärmeabgabe, der maximalen Erreichzeit und der Endzeit der Wärmeabgabe darstellen, und den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters und den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters verwenden, die die Zeitseriendaten als Verbrennungsparameter einschließen, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter und die Anweisungswerte der gesteuerten Parameter zu bestimmen.
Das Maschinensteuersystem von jeder der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen handhabt die Rate der Wärmeabgabe als die Zeitserienparameter, die sich mit der auf die Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkammer der Maschine 10 folgenden Zeit ändern werden, aber kann anstelle dessen den Zylinderdruck, einen Derivativwert des Zylinderdrucks (d. h., eine Rate einer Änderung des Zylinderdrucks), einen Integralwert der Rate der Wärmeabgabe (d. h. eine abgegebene Wärmemenge), oder die Zylindertemperatur verwenden. Insbesondere sind der arithmetische Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters und der arithmetische Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters definiert, die Zeitseriendaten um eines aus dem Zylinderdruck, dem Derivativwert des Zylinderdrucks, dem Integralwert der Rate der Wärmeabgabe oder der Zylindertemperatur als die Verbrennungsparameter einzuschließen.
Das Maschinensteuersystem in jeder der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen steuert die tatsächlichen oder berechneten Werte des Leistungsfähigkeitsparameters und des Verbrennungsparameters in der Rückkopplungsbetriebsart, kann jedoch alternativ konstruiert sein, zumindest einen der vorangehenden und letzteren in einer Betriebsart einer offenen Schleife zu steuern. Zum Beispiel können der Leistungsfähigkeitsparameterabweichungsrechner 34, die Rückkopplungssteuerung 51 und der Korrekturschaltkreis 52 in der Struktur der 5 ausgelassen werden. Die Sollwerte der Verbrennungsparameter, die durch den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters berechnet wurden, werden direkt zu der Stellgliedsteuerung 33 ausgegeben, ohne in der Rückkopplungsbetriebsart angepasst zu werden. Alternativ können der Verbrennungsparameterabweichungsrechner 35, die Rückkopplungsregelung 53 und der Korrekturschaltkreis 54 ausgelassen werden. Die Sollwerte der gesteuerten Parameter, die durch den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters berechnet wurden, werden direkt zu den Stellgliedern 11 ausgegeben, ohne in der Rückkopplungsbetriebsart angepasst zu werden.
In dem Fall, in dem die Maschine 10 eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine ist, können die Kraftstoffeinspritzcharakteristiken der Kraftstoffeinspritzer zwischen den Zylindern der Maschine 10 aufgrund der individuellen Variabilität oder des Alterns der Kraftstoffeinspritzer unterschiedlich sein. Das Maschinensteuersystem von jeder der Ausführungsformen kann daher konstruiert sein, um die Leistungsfähigkeitsparameterabweichungen und die Verbrennungsparameterabweichungen für jeden der Zylinder zu berechnen, d. h., die voranstehend beschriebenen Maschinensteuerungsaufgaben für jeden der Zylinder auszuführen.
Das Maschinensteuersystem von jeder der Ausführungsformen verwendet die zweiten Korrelationsdaten (d. h. den arithmetischen Ausdruck 32b des Verbrennungsparameters), der die Korrelationen zwischen den verschiedenen Arten der Leistungsfähigkeitsparameter und der unterschiedlichen Arten der Verbrennungsparameter definiert, um die Sollwerte der Verbrennungsparameter zu berechnen, und verwendet ebenfalls die ersten Korrelationsdaten (d. h. den arithmetischen Ausdruck 33b des gesteuerten Parameters), der die Korrelationen zwischen den unterschiedlichen Arten der Verbrennungsparameter und den unterschiedlichen Arten der gesteuerten Parameter definiert, um die Anweisungswerte der gesteuerten Parameter zum Steuern der Betätigungen der Stellglieder 11 berechnet, aber kann alternativ konstruiert sein, die Sollwerte der Verbrennungsparameter durch ein Anpassungsfähigkeitskennfeld zu berechnen, ohne die zweiten Korrelationsdaten zu verwenden.
Das Maschinensteuersystem kann alternativ konstruiert sein, darin zumindest eines aus ersten Korrelationsdaten und zweiten Korrelationsdaten in einer Form zu speichern, die unterschiedlich von den arithmetischen Ausdrücken der Parameter (d. h. den Determinanten) ist. Zum Beispiel können entweder eines oder beide aus ersten und zweiten Korrelationsdaten durch Kennfelder ausgedrückt sein. Insbesondere können die zweiten Korrelationsdaten durch Kennfeldkonstanten erstellt sein, die eine Korrelation von jedem der Verbrennungsparameter mit der Vielzahl der gesteuerten Parameter darstellen. Die ersten Korrelationsdaten können durch Kennfeldkonstanten erstellt sein, die eine Korrelation von jedem der gesteuerten Parameter mit der Vielzahl der Verbrennungsparameter darstellen.

Claims

Maschinensteuervorrichtung mit: einem Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis (32), der Sollwerte einer Vielzahl von Verbrennungsparametern bestimmt, die Verbrennungszustände eines Kraftstoffs in einer Brennkraftmaschine (10) darstellen; und einem Steueranweisungsrechner (33), der unter Verwendung von ersten Korrelationsdaten (33b), die Korrelationen zwischen den Verbrennungsparametern und einer Vielzahl von gesteuerten Parametern definieren, Anweisungswerte als Funktion der Sollwerte der Verbrennungsparameter berechnet, die durch den Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis (32) bestimmt wurden, wobei die Anweisungswerte Sollwerte der gesteuerten Parameter darstellen und zu Stellgliedern (11) geliefert werden, die arbeiten, um die Verbrennungszustände des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine (10) zu steuern, wobei die Verbrennungsparameter eine Vielzahl von Werten eines Zeitserienparameters einschließen, der sich mit der auf die Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine (10) folgenden Zeit ändert, wobei die Werte des Zeitserienparameters als Zeitseriendaten definiert sind, die an einer Vielzahl von vorbestimmten Zeitpunkten erscheinen, die ersten Korrelationsdaten (33b) ebenfalls Korrelationen zwischen den Zeitseriendaten und den gesteuerten Parametern darstellen, wobei der Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis (32) die Sollwerte der Zeitseriendaten zu den Zeitpunkten bestimmt, und wobei der Steueranweisungsrechner (33) die Anweisungswerte ausgehend von den Sollwerten der Zeitseriendaten unter Verwendung der ersten Korrelationsdaten (33b) berechnet.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Zeitpunkte, zu denen die Zeitseriendaten erscheinen, als Funktion eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine (10) bestimmt ist, und außerdem mit einer Steuerung, die die ersten Korrelationsdaten (33b) zumindest teilweise ausgehend von der bestimmten Anzahl der Zeitpunkte ändert.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anzahl der Zeitpunkte als Funktion einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) so bestimmt ist, dass die Anzahl der Zeitpunkte, wenn sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) in einem Bereich einer niedrigen Drehzahl befindet, größer ist als dann, wenn sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) in einem Bereich einer hohen Drehzahl befindet.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stellglieder (11) einen Kraftstoffeinspritzer haben, der arbeitet, um den Kraftstoff in einer aus einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzbetriebsarten in die Brennkraftmaschine (10) einzusprühen, und außerdem eine Steuerung haben, die arbeitet, um von einer zu einer anderen der Kraftstoffeinspritzbetriebsarten umzuschalten, und wobei die Steuerung die ersten Korrelationsdaten (33b) zumindest teilweise ausgehend von der ausgewählten Kraftstoffsprühbetriebsart ändert.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zeitserienparameter einer aus einem Zylinderdruck, der ein Druck in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine (10) ist, einer Änderungsrate in dem Zylinderdruck, einer Rate der Wärmeabgabe in der Brennkraftmaschine (10), und einer abgegebenen Wärmemenge in der Brennkraftmaschine (10) ist, und wobei die Werte der Zeitserienparameter Werte des einen aus Zylinderdruck, der Änderungsrate des Zylinderdrucks, der Rate der Wärmeabgabe und der abgegeben Wärmemenge einschließt, die zu einer Zeit, wenn der von einem Kraftstoffeinspritzer, der eines der Stellglieder (11) ist, eingesprühte Kraftstoff zu verbrennen beginnt, einer Zeit, wenn die Rate der Wärmeabgabe maximal ist, und einer Zeit, wenn die Verbrennung des in die Maschine eingesprühten Kraftstoffs endet, erscheinen.
Maschinensteuervorrichtung nach Anspruch 1, außerdem mit einem Sollleistungsfähigkeitsparameterbestimmungsschaltkreis (31), der einen Sollwert von jedem einer Vielzahl von Leistungsfähigkeitsparametern bestimmt, die verschiedene Arten von Leistungsfähigkeiten der Brennkraftmaschine (10) darstellen, und wobei der Sollverbrennungsparameterbestimmungsschaltkreis (32) die Sollwerte der Verbrennungsparameter ausgehend von den Sollwerten der Leistungsfähigkeitsparameter unter Verwendung von zweiten Korrelationsdaten (32b) bestimmt, die Korrelationen zwischen den Leistungsfähigkeitsparametern und den Verbrennungsparametern darstellen.