DE60025893T2 - Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoff-Luftverhältnis in einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine - Google Patents

Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoff-Luftverhältnis in einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Brennkraftmaschinen mit einer Mehrzahl von Zylindern, wie z.B. V-6-Motoren, V-8-Motoren oder Sechs-Zylinder-Reihen-Motoren, leiden an strukturellen Beschränkungen, welche es erschweren, Abgase, die von der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern erzeugt werden, in einem den Zylindern nahen Bereich zu kombinieren. Deshalb weisen derartige Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern im Allgemeinen ein Abgassystem auf, welches relativ lange Hilfsabgaskanäle umfasst, die separat von den jeweiligen Zylindergruppen aus verlaufen, in welche die Zylinder gruppiert sind. Die Hilfsabgaskanäle weisen stromabwärtige Enden auf, welche mit einem Hauptabgaskanal verbunden sind, der von allen Zylindern gemeinsam genutzt wird. In dem Abgassystem werden Abgase von den Zylindern der Zylindergruppen kombiniert und in die Hilfsabgaskanäle in der Nähe der Zylindergruppen abgelassen und dann von den Hilfsabgaskanälen als kombinierte Abgase in den Hauptabgaskanal eingeführt.
  • Die 15 bis 17 der beiliegenden Zeichnungen zeigen schematisch jeweilige V-Motoren 1, welche jeweils zwei Zylindergruppen 3, 4 aufweisen, von denen eine auf jeder Seite einer Ausgabewelle, d.h. einer Kurbelwelle, 2 angeordnet ist. Jede der Zylindergruppen 3, 4 umfasst eine Mehrzahl von Zylindern 5, welche in der axialen Richtung der Ausgabewelle 2 nahe nebeneinander angeordnet sind. Wenn der V-Motor 1 ein V-6-Motor ist, dann umfasst jede der Zylindergruppen 3, 4 drei Zylinder. Wenn der V-Motor 1 ein V-8-Motor ist, dann umfasst jede der Zylindergruppen 3, 4 vier Zylinder.
  • Der V-Motor 1 weist ein Abgassystem auf, welches ein Hilfsabgasrohr, d.h. einen Hilfsabgaskanal, 6 umfasst, der von der Zylindergruppe 3 ausgehend verläuft, um Abgase auf zunehmen, welche in den Zylindern 5 der Zylindergruppe 3 erzeugt werden, und welche von einem Auspuffkrümmer nahe der Zylindergruppe 3 kombiniert werden. Er umfasst weiterhin ein Hilfsabgasrohr, d.h. einen Hilfsabgaskanal, 7, welcher von der Zylindergruppe 4 ausgehend verläuft, um Abgase aufzunehmen, welche in den Zylindern 5 der Zylindergruppe 4 erzeugt werden und von einem Auspuffkrümmer nahe der Zylindergruppe 4 kombiniert werden. Die Hilfsabgasrohre 6, 7 weisen stromabwärtige Enden auf, welche mit einem Hauptabgasrohr, d.h. einem Hauptabgaskanal, 8 verbunden sind.
  • 18 der beiliegenden Zeichnungen zeigt schematisch einen Sechs-Zylinder-Reihen-Motor 10 mit sechs Zylindern 103, welche in der axialen Richtung einer Ausgabewelle, d.h. einer Kurbelwelle, 102 nebeneinander angeordnet sind. Die Zylinder 103 sind in eine rechte Zylindergruppe 104 von drei nahe beieinander positionierten Zylindern 103 und in eine linke Zylindergruppe 105 von drei nahe beieinander positionierten Zylindern 103 gruppiert. Der Sechs-Zylinder-Reihen-Motor 101 weist ein Abgassystem auf, welches Hilfsabgasrohre oder Hilfsabgaskanäle 106, 107 umfasst, die jeweils von den Zylindergruppen 103, 104 aus verlaufen. Die Hilfsabgasrohre 106, 107 weisen stromabwärtige Enden auf, welche mit einem Hauptabgasrohr, d.h. einem Hauptabgaskanal, 108 verbunden sind.
  • In den obigen Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern, deren Abgassystem die Hilfsabgaskanäle umfasst, die den jeweiligen Zylindergruppen und dem Hauptabgaskanal zugeordnet sind, mit welchem die Hilfsabgaskanäle gemeinsam verbunden sind, sind katalytische Wandler, wie z.B. Drei-Wege-Katalysatoren Wandler, zum Reinigen von Abgasen in den folgenden Layouts im Allgemeinen angeordnet:
    In 15 sind katalytische Wandler 9, 10 mit den jeweiligen Hilfsabgasrohren 6, 7 verbunden. In 16 sind katalytische Wandler 9, 10, 11 jeweils mit den Hilfsabgasrohren 6, 7 und dem Hauptabgasrohr 8 verbunden. In 17 ist ein katalytischer Wandler 11 lediglich mit dem Hauptabgasrohr 8 verbunden.
  • Die obigen Layouts von katalytischen Wandlern sind nicht nur auf die Abgassysteme der V-Motoren 1, welche in den 15 bis 17 gezeigt sind, anwendbar, sondern ebenso auf das Abgassystem des Sechs-Zylinder-Reihenmotors 101, welcher in 18 gezeigt ist.
  • Es ist für Abgasreinigungssysteme zur Verwendung nicht nur bei den obigen Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern, sondern ebenso bei anderen Brennkraftmaschinen wichtiger als je zuvor, katalytische Wandler mit einer zuverlässigen Abgasreinigungsfähigkeit für einen wirksamen Umweltschutz zu haben.
  • Um eine gewünschte Abgasreinigungsfähigkeit eines katalytischen Wandlers ungeachtet einer Verschlechterung des katalytischen Wandlers zu erreichen, hat die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung ein System vorgeschlagen, bei welchem ein O2-Sensor stromabwärts des katalytischen Wandlers angeordnet ist, um die Konzentration einer bestimmten Komponente, z.B. die Konzentration von Sauerstoff, in Abgasen, die den katalytischen Wandler durchlaufen haben, zu erfassen. Das vorgeschlagene System steuert/regelt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff, welches von einer Brennkraftmaschine derart verbrannt wird, dass die Ausgabe des O2-Sensors, d.h. die erfasste Sauerstoffkonzentration, zu einem vorbestimmten Sollwert, d.h. einem konstanten Wert, konvergiert wird. Für Details siehe z.B. die japanische Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 11-93741 oder das U.S. Patent mit der Nummer 6.082.099.
  • Gemäß der offenbarten Anordnung ist der O2-Sensor stromabwärts des katalytischen Wandlers in einem Abgassystem angeordnet, z.B. für einen Vier-Zylinder-Reihenmotor, bei welchem Abgase von allen Zylindern in einem einzigen Abgasrohr in der Nähe der Maschine kombiniert und in dieses eingeführt werden, und bei welchem der katalytische Wandler lediglich mit dem einzigen Abgasrohr verbunden ist. Ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, genauer gesagt ein Sollwert für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welcher von der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen in einem Bereich repräsentiert wird, in welchem die Abgase von allen Zylindern kombiniert sind, wird für ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, welches von der Maschine verbrannt wird derart bestimmt, dass die Ausgabe des O2-Sensors zu dem vorbestimmten Sollwert konvergiert, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in den Zylindern der Maschine verbrannt wird, wird in Abhängigkeit von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert/geregelt.
  • In Anbetracht des obigen technischen Hintergrunds wurden Abgassysteme für eine Verwendung mit Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern vorgeschlagen, welche Hilfsabgaskanäle aufweisen, die jeweiligen Zylindergruppen zugeordnet sind. Jedes der vorgeschlagenen Abgassysteme steuert/regelt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine, um eine gewünschte Reinigungsfähigkeit von katalytischen Wandlern zu erreichen, welche mit den Hilfsabgaskanälen und dem Hauptabgaskanal verbunden sind. Jene vorgeschlagenen Abgassysteme werden unten beschrieben werden.
  • Wenn die katalytischen Wandler 9, 10 mit den jeweiligen Hilfsabgasrohren 6, 7 verbunden sind, wie in 15 gezeigt ist, dann wird, um eine Gesamt-Reinigungsfähigkeit der katalytischen Wandler 9, 10 zu erreichen, ein O2-Sensor 12 an das Hauptabgasrohr 8 in der Nähe eines stromaufwärtigen Endes desselben dort angebracht, wo die Hilfsabgasrohre 6, 7 verbunden sind, und Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische, welche in den Zylindergruppen 3, 4 der Maschine 1 verbrannt werden, werden derart gesteuert/geregelt, dass die Ausgabe des O2-Sensors 12 zu dem vorbestimmten Sollwert konvergiert.
  • Wenn die katalytischen Wandler 9, 10, 11 jeweils mit den Hilfsabgasrohren 6, 7 und dem Hauptabgasrohr 8 verbunden sind, wie in 16 gezeigt ist, dann wird, um eine Gesamt-Reinigungsfähigkeit der katalytischen Wandler 9, 10, 11 zu erreichen, ein O2-Sensor 12 an das Hauptabgasrohr 8 stromabwärts des katalytischen Wandlers 11 angebracht, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in den Zylindergruppen 3, 4 der Maschine 1 verbrannt wird, wird derart gesteuert/geregelt, dass die Ausgabe des O2-Sensors 12 bis zu dem vorbestimmten Sollwert konvergiert.
  • Wenn der katalytische Wandler 11 lediglich mit dem Hauptabgasrohr 8 verbunden ist, wie in 17 gezeigt ist, dann wird, um eine Reinigungsfähigkeit des katalytischen Wandlers 11 zu erreichen, ein O2-Sensor 12 an dem Hauptabgasrohr 8 stromabwärts des katalytischen Wandlers 11 angebracht, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in den Zylindergruppen 3, 4 der Maschine 1 verbrannt wird, wird derart gesteuert/geregelt, dass die Ausgabe des O2-Sensors 12 bis zu dem vorbestimmten Sollwert konvergiert.
  • Wegen den Längen- und Gestaltunterschieden zwischen den Hilfsabgasrohren 6, 7 und ebenso wegen den Eigenschaftsunterschieden zwischen den katalytischen Wandlern 9, 10, welche mit den Hilfsabgasrohren 6, 7 verbunden sind, unterscheiden sich im Allgemeinen Ansprecheigenschaften von Veränderungen der Ausgabe des O2-Sensors 12 bezogen auf die Veränderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt wird, zwischen dem Hilfsabgasrohr 6, d.h. der Zylindergruppe 3, und dem Hilfsabgasrohr 8, d.h. der Zylindergruppe 4.
  • Um den Steuer/Regelprozess durchzuführen, um die Ausgabe des O2-Sensors 12 zu dem vorbestimmten Sollwert mit einer so hohen Stabilität wie möglich zu konvergieren (einzustellen), ist es wünschenswert, die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse für die jeweiligen Zylindergruppen 3, 4 zu bestimmen und die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische zu steuern/zu regeln, welche in den Zylindergruppen 3, 4 in Abhängigkeit von den jeweiligen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen verbrannt werden.
  • Um die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse für die jeweiligen Zylindergruppen 3, 4 zu bestimmen, ist es jedoch nötig, ein Abgassystem stromabwärts des O2-Sensors 12, welches die Hilfsabgasrohre 6, 7 und die katalytischen Wandler 9, 10 umfasst, als ein 2-Eingabe-, 1-Ausgabe-System anzuerkennen, welches die Ausgabe des O2-Sensors 12 ausgehend von den Luft-Kraftstoff-Verhältnissen der Luft-Kraftstoff-Gemische erzeugt, die in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt werden. Folglich erfordert ein Bestimmen von Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen für die jeweiligen Zylindergruppen 3, 4 ein komplexes Modell und einen komplexen Berechnungsalogrithmus für das 2-Eingabe-, 1-Ausgabe-System. Das komplexe Modell und der komplexe Berechnungsalgorithmus neigen dazu, einen Formgebungsfehler und angehäufte Berechnungsfehler zu verursachen, welche es erschweren, die richtigen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse zu bestimmen.
  • ABRISS DER ERFINDUNG
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bereitzustellen, welche so viele Hilfsabgaskanäle aufweist wie die Anzahl der Zylindergruppen, wobei die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung in der Lage ist, in angemessener Weise Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der jeweiligen Zylindergruppen zu steuern/regeln, um eine Ausgabe eines O2-Sensors gemäß einem relativ einfachen Prozess ohne die Notwendigkeit eines komplexen Modells und eines komplexen Algorithmus angeordnet ist zu konvergieren, welcher in einem Hauptabgaskanal stromabwärts eines katalytischen Wandlers.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen Steuer/Regelprozess des Konvergierens einer Ausgabe eines Abgassensors zu einem Sollwert genau und stabil durchzuführen, und daher eine gewünschte Reinigungsfähigkeit eines katalytischen Wandlers zuverlässig zu erreichen.
  • Um die obigen Aufgaben zu erfüllen, ist nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung bereitgestellt: Eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, bei welcher alle Zylinder in eine Mehrzahl von Zylindergruppen eingeteilt sind und mit einem Abgassystem, das eine Mehrzahl von Hilfsabgaskanälen zum Ablassen von Abgasen umfasst, welche erzeugt werden, wenn ein Luft-Kraftstoff-Gemisch von Luft und Kraftstoff von den Zylindergruppen jeweils verbrannt wird, wobei ein Hauptabgaskanal die Hilfsabgaskanäle auf stromabwärtigen Seiten derselben miteinander verbindet, mit einem in dem Hauptabgaskanal angebrachten Abgassensor zum Erfassen der Konzentration einer gegebenen Komponente in den durch den Hauptabgaskanal strömenden Abgasen und mit einem katalytischen Wandler, welcher stromaufwärts des Abgassensors mit den Hilfsabgaskanälen und/oder dem Hauptabgaskanal verbunden ist, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, derart gesteuert/geregelt wird, dass eine Ausgabe von dem Abgassensor zu einem vorbestimmten Sollwert konvergiert. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren, weiche jeweils in den Hilfsabgaskanälen stromaufwärts des katalytischen Wandlers angebracht sind, zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, wobei das Abgassystem ein Objekt-Abgassystem umfasst, welches stromaufwärts des Abgassensors angeordnet ist und welches die Hilfsabgaskanäle und den katalytischen Wandler umfasst, wobei das Objekt-Abgassystem einem System zum Erzeugen einer Ausgabe des Abgassensors ausgehend von einem kombinierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalent ist, welches bestimmt wird, indem die Werte von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen von Luft-Kraftstoff-Gemischen kombiniert werden, welche von den Zylindergruppen jeweils verbrannt werden, und zwar gemäß einem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells, und umfasst ein Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel zum sequenziellen Erzeugen von Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche einen Sollwert für das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, der erforderlich ist, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, wobei das dem Objekt-Abgassystem äquivalente System als ein zu steuerndes/regelndes Objekt dient. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel zum sequenziellen Erzeugen von Soll-Luft-Kraftoff-Verhältnis-Daten ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, gemäß einem vorbestimmten Konvertierungsprozess, und zwar basierend auf Eigenschaften eines Filterprozesses, der mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells identisch ist, wobei die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für das Luft-Kraftstoff-Gemisch repräsentieren, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von den Zylindergruppen gemeinsam genutzt wird, wobei die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugt werden, indem die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten dem Filterprozess unterzogen werden, und umfasst ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, um eine Ausgabe eines jeden der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren, welches durch die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, die von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  • Bei der obigen Anordnung wird das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingeführt, welches erzeugt wird, indem die von den jeweiligen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren erfassten Werte, der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische kombiniert werden, welche in den Zylindergruppen gemäß dem Filterprozess des Typs des gemischten Modells verbrannt werden. Deshalb kann das Objekt-Abgassystem des Abgassystems der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern als einem System zum Erzeugen der Ausgabe eines Abgassensors ausgehend von dem kombinierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalent angesehen werden. Anders ausgedrückt kann das Objekt-Abgassystem als einem 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System (im Folgenden als "äquivalentes Abgassystem" bezeichnet) äquivalent angesehen werden, um mit dem kombinierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis als einer Eingabegröße versorgt zu werden, und um die Ausgabe des Abgassensors als eine Ausgabegröße auszugeben.
  • Indem das äquivalente Abgassystem eingeführt wurde, um die Ausgabe des Abgassensors zu steuern/regeln, welches die Ausgabegröße von dem äquivalenten Abgassystem bei dem vorbestimmten Sollwert ist, kann das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis als eine Steuer/Regeleingabe in das äquivalente Abgassystem manipuliert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel sequenziell Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche einen Sollwert für das Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, der erforderlich ist, um die Ausgabe von dem Abgassensor zu dem vorbestimmten Sollwert mit dem äquivalenten Abgassystem zu konvergieren, welches als ein zu steuerndes/regelndes Objekt dient.
  • Das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel kann lediglich die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten als eine einzige Steuer/Regeleingabe an das äquivalente Objekt-System erzeugen. Deshalb kann das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenmittel die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung des Algorithmus eines relativ einfachen Regelungsprozesses, z.B. eines PID-Steuer/Regelprozesses, verwenden, ohne ein komplexes Modell des äquivalenten Objektsystems zu verwenden.
  • Die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, können den Wert des Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses selbst repräsentieren. Die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten können jedoch den Unterschied zwischen dem Wert des Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnises und einem vorbestimmten Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, z.B. einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, repräsentieren.
  • Wenn die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten so erzeugt werden, ist das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches durch die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, gleich den Werten des Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Luft-Kraftstoff-Gemische, welche in den jeweiligen Zylindergruppen verbrannt werden, die durch einen Filterprozess kombiniert werden, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells identisch ist, und zwar gemäß der Definition des Kombinierts-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Wegen der Eigenschaften des Filterprozessses vom Typ des gemischten Modells kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jede der Zylindergruppen von allen Zylindergruppen gemeinsam genutzt werden. Bei Bestimmung des Werts des Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jede der Zylindergruppen von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraft-Stoff-Verhältnis ausgehend gemäß einem Prozess bestimmt werden, welcher eine Umkehrung des Filterprozesses ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenmittel sequenziell die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenmittel gemäß einem vorbestimmten Konvertierungsprozess erzeugt werden, der ein Prozess ist, welcher eine Umkehrung des Filterprozesses ist, und zwar basierend auf Eigenschaften des Filterprozesses, welcher mit dem Filterprozess des Typs des gemischten Modells identisch ist, wobei die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für das Luft-Kraftstoff-Gemisch repräsentieren, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von den Zylindergruppen gemeinsam genutzt wird, wobei die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugt werden, indem die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten dem Filterprozess unterzogen werden.
  • Deshalb ist es möglich, ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jede der Zylindergruppen zu erhalten, was erforderlich ist, um die Ausgabe des Abgassensors bis zu einem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren.
  • Wie bei den Soll-Kombiniertes-Luftkraftstoff-Verhältnis-Daten können die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten den Wert des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses selbst repräsentieren. Die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten können jedoch den Unterschied zwischen dem Wert des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einem vorbestimmten Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, z.B. einem stöchiometrischen Verhältnis, repräsentieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung manipuliert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, um eine Ausgabe eines jeden der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, d.h. den erfassten Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren, welches von den somit erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird. Somit wird das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches die Eingabegröße in das äquivalente Abgassystem ist, zu dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis manipuliert, welches von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, und die Augabe des Abgassensors wird zu dem vorbestimmten Sollwert konvertiert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben ist, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jede der Zylindergruppen in angemessener Weise bestimmt werden, um die Ausgabe des Abgassensors, welcher stromabwärts des katalytischen Wandlers angeordnet ist, bis zu dem vorbestimmten Sollwert gemäß einem relativ einfachen Prozess ohne die Notwendigkeit für ein komplexes Modell und Algorithmus zu konvergieren. Indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeder der Zylindergruppen manipuliert wird, um die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren, welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches erfasst, das in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren, kann der Steuer/Regelprozess des Konvergierens der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert in geeigneter Weise durchgeführt werden. Folglich kann der katalytische Wandler, welcher in jedem der Hilfsabgaskanäle oder dem Hauptabgaskanal stromabwärts des Abgassensors angeordnet ist, eine gute Reinigungsfähigkeit aufweisen.
  • Für den katalytischen Wandler, welcher stromabwärts des Abgassensors derart angeordnet ist, dass er eine optimale Reinigungsfähigkeit aufweist, wird bevorzugt, dass der Abgassensor einen O2-Sensor umfasst und dass der Sollwert für die Ausgabe des Abgassensors ein konstanter Wert ist.
  • Der Filterprozess vom Typ des gemischten Modells umfasst einen Filterprozess, um das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus zu erhalten, und zwar durch Kombinieren einer Mehrzahl von Zeitreihenwerten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen in einem Steuer/Regelzyklus verbrannt wird, der früher liegt als der Steuer/Regelzyklus, gemäß einer linearen Funktion, welche die Zeitreihenwerte als ihre Komponenten aufweist.
  • Der Filterprozess, welcher die lineare Funktion verwendet, ermöglicht, dass ein kombiniertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis definiert wird, welches dazu geeignet ist, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jede der Zylindergruppen zu bestimmen.
  • Die lineare Funktion, welche als ihre Komponenten eine Mehrzahl von Zeitreihenwerten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches aufweist, das in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, ist z.B. eine lineare Kombination dieser Zeitreihenwerte. In diesem Fall erreicht der Filterprozess einen gewichteten Mittelwert der Zeitreihenwerte als das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Wenn der Filterprozess vom Typ des gemischten Modells durch die lineare Funktion bestimmt wird, werden die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus durch eine lineare Funktion erhalten, welche Zeitreihendaten der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die früher liegen als der Steuer/Regelzyklus, als Komponenten der linearen Funktion verwendet. Deshalb kann das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugen, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, und zwar gemäß einem vorbestimmten Betriebsprozess, welcher von der linearen Funktion bestimmt wird.
  • Genauer gesagt können die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmt werden, indem die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in dem Steuer/Regelzyklus und die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus verwendet werden.
  • Die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten können durch einen Regelungsprozess, wie z.B. einen PID-Steuer/Regelprozess, erzeugt werden, welcher kein Modell des zu steuernden/regelnden Objekts benötigt. Da jedoch das Objektabgassystem den katalytischen Wandler umfasst, ist es wahrscheinlich, dass eine Veränderung der Ausgabe des Abgassensors, welche als die Ausgabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem dient, im Ansprechen auf eine Veränderung der Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem, welches dem Objektabgassystem äquivalent ist, durch eine Ansprechverzögerung beeinflusst wird, welche durch den katalytischen Wandler verursacht wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst deshalb das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ein Mittel zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, und zwar gemäß einem Algorithmus eines Regelungsprozesses, welcher basierend auf einem vorbestimmten Modell des Systems aufgebaut ist, das dem Objekt-Abgassystem äquivalent ist, welches als ein System zum Erzeugen von Daten definiert ist, die die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, mit wenigstens einer Ansprechverzögerung aus den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren.
  • Indem somit die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugt werden, indem der Algorithmus des Regelungsprozesses verwendet wird, welcher basierend auf dem Modell des äquivalenten Abgassystems aufgebaut ist, und zwar hinsichtlich der Ansprechverzögerung desselben, wird der Effekt der Ansprechverzögerung auf Grund des in dem Objektabgassystem katalytischen Wandlers in angemessener Weise kompensiert, wobei Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugt werden, die zum Konvertieren der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert geeignet sind. Soweit das äquivalente Abgassystem ein 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System ist, kann das äquivalente Abgassystem aus einer einfachen Anordnung aufgebaut sein.
  • In dem obigen Modell sollten die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten vorzugsweise die Differenz zwischen einem aktuellen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem vorbestimmten Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, und die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, sollten vorzugsweise die Differenz zwischen einer tatsächlichen Ausgabe von dem Abgassensor und dem vorbestimmten Sollwert repräsentieren, um die Einfachheit, mit welcher der Algorithmus des Regelungsprozesses aufgebaut wird und die Zuverlässigkeit der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die durch Verwendung des Algorithmus erzeugt werden, zu erhöhen. In diesem Fall repräsentieren die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten die Differenz zwischen einem tatsächlichen Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem vorbestimmten Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, d.h. einen Sollwert für die Differenz zwischen dem Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
  • Dann, wenn der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher für das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel durchgeführt wird, um die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu erzeugen, basierend auf dem Modell des äquivalenten Abgassystems aufgebaut ist, sollte der Algorithmus des Regelungsprozesses vorzugsweise einen Algorithmus eines Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses umfassen.
  • Insbesondere sollte der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess vorzugsweise einen adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess umfassen.
  • Insbesondere weist der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess derartige Eigenschaften auf, dass er im Allgemeinen eine hohe Steuer/Regelstabilität gegen Störungen aufweist. Indem die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung des Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses erzeugt werden, wird die Zuverlässigkeit der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erhöht, und daher wird die Stabilität des Steuer/Regelprozesses des Konvergierens der Ausgabe des Abgassensors zu dem Sollwert erhöht.
  • Der adaptive Schiebemodus-Steuer/Regelprozess umfasst ein adaptives Steuer/Regelgesetz (adaptiven Algorithmus) zum Minimieren der Wirkung einer Störung bei einem normalen Schiebemodus-Steuer/Regelprozess. Deshalb sind die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten besonders zuverlässig gemacht.
  • Genauer gesagt verwendet der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess eine Funktion, welche man eine Schaltfunktion bezeichnet, die unter Verwendung der Differenz zwischen einer gesteuerten/geregelten Größe (der Ausgabe des Abgassensors in dieser Erfindung) und seinem Sollwert aufgebaut ist, und es ist wichtig, den Wert der Schaltfunktion zu "0" zu konvergieren. Gemäß dem normalen Schiebemodus-Steuer/Regelprozess ein Steuer/Regelgesetz, welches man als ein Reaching-Steuer/Regelgesetz (reaching control law) bezeichnet, verwendet, um den Wert der Schaltfunktion zu "0" zu konvergieren. Es kann jedoch in manchen Situationen wegen der Wirkung einer Störung schwierig sein, eine ausreichende Stabilität beim Konvergieren des Wertes der Schaltfunktion zu "0" lediglich mit dem Reaching-Steuer/Regelgesetz bereitzustellen. Gemäß dem adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess wird das adaptive Steuer/Regelgesetz (adaptiver Algorithmus) zusätzlich zu dem Reaching-Steuer/Regelgesetz verwendet, um den Wert der Schaltfunktion zu "0" zu konvergieren, während die Wirkung der Störungen minimiert wird.
  • Dadurch, dass der Algorithmus des adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses verwendet wird, ist es möglich, den Wert der Schaltfunktion außerordentlich stabil zu "0" zu konvergieren, und daher die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert mit großer Stabilität zu konvergieren.
  • Wie oben beschrieben ist, umfasst der Algorithmus des Regelungsprozesses den Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses (umfassend den adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess). Vorzugsweise verwendet der Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses als eine Schaltfunktion für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess eine lineare Funktion, welche als Komponenten eine Mehrzahl von Zeitreihendaten der Differenz zwischen der Ausgabe des Abgassensors und de vorbestimmten Sollwert aufweist.
  • Im Schiebemodus-Steuer/Regelprozess umfasst die Schaltfunktion, welche von diesem verwendet wird, üblicherweise eine gesteuerte/geregelte Größe und eine Veränderungsrate derselben. Es ist im Allgemeinen schwierig, die Veränderungsrate der gesteuerten/geregelten Größe direkt zu erfassen. Diese wird oft aus einem erfassten Wert der gesteuerten/geregelten Größe berechnet. Der berechnete Wert der Veränderungsrate der gesteuerten/geregelten Größe krankt üblicherweise an einem Fehler.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schaltfunktion für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess eine lineare Funktion, welche als Komponenten eine Mehrzahl von Zeitreihendaten der Differenz zwischen der Ausgabe des Abgassensors und dem vorbestimmten Sollwert aufweist. Deshalb kann der Algorithmus zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ohne Bedarf an der Veränderungsrate der Ausgabe des Abgassensors gebildet werden. Folglich wird die Zuverlässigkeit der erzeugten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erhöht.
  • Bei der somit aufgebauten Schaltfunktion erzeugt der Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um die Werte der Zeitreihendaten des Unterschieds zwischen der Ausgabe des Abgassensors und dem vorbestimmten Sollwert zu "0" zu konvergieren.
  • Um die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, wie oben beschrieben, zu erzeugen, wird der Algorithmus des Regelungsprozesses basierend auf dem Modell des äquivalenten Abgassystems mit dem Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses verwendet. Das Modell sollte vorzugsweise ein Modell umfassen, welches ein Verhalten des äquivalenten Abgassystems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt, obwohl es ein Modell umfassen kann, welches ein Verhalten des äquivalenten Abgassystems mit einem kontinuierlichen Zeitsystem ausdrückt.
  • Wenn das Verhalten des äquivalenten Abgassystems durch das diskrete Zeitsystem ausgedrückt wird, kann der Algorithmus des Regelungsprozesses in einfacher Weise gebildet werden und kann für eine Computerverarbeitung geeignet gemacht werden.
  • Das Modell, welches das Verhalten des äquivalenten Abgassystems mit dem diskreten Zeitsystem ausdrückt, kann ein Modell umfassen, welches Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit Daten ausdrückt, welche die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren.
  • Das somit aufgebaute Modell kann in angemessener Weise das Verhalten des äquivalenten Abgassystems ausdrücken.
  • Die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in dem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, sind ein sogenannter autoregressiver Ausdruck und stehen in Beziehung zu einer Ansprechverzögerung des äquivalenten Abgassystems.
  • Wenn das Modell des äquivalenten Abgassystems das Modell des diskreten Zeitsystems umfasst, wie oben beschrieben ist, sollte die Vorrichtung weiterhin ein erstes Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten umfassen, indem ein Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess des Typs mit gemischtem Modell hinsichtlich der Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren identisch ist, und ein Identifizierungsmittel umfassen zum sequenziellen Identifizieren eines Werts eines Parameters des Modells, welcher eingestellt werden soll unter Verwendung der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die durch das erste Filtermittel bestimmt werden, und der Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, wobei der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung des Wertes des Parameters umfasst, welcher von dem Identifizierungsmittel identifiziert wird.
  • Das Modell weist Parameter auf, welche beim Beschreiben seines Verhaltens auf einen bestimmten Wert eingestellt werden sollen. Wenn z.B. das Modell ein Modell ist, welches die Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit Daten ausdrückt, welche die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren, dann sind Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in dem vergangenen Steuer/Regelzyklus und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren, jeweils relative Koeffizientenparameter in den Parametern des Modells umfasst.
  • Gemäß dem Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher basierend auf dem Modell aufgebaut ist, werden die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Daten unter Verwendung der Parameter des Modells erzeugt. Zum Erhöhen der Zuverlässigkeit der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten wird bevorzugt, die Werte der Parameter des Modells auf einer Echtzeitbasis, abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems zu identifizieren, welches auf den tatsächlichen Verhaltenseigenschaften des Objektabgassystems basiert und sich häufig üblicherweise mit der Zeit zu verändern.
  • Wenn die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten bestimmt werden, indem der Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells hinsichtlich der Daten identisch ist, die die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren repräsentieren, entsprechen die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten dem erfassten Wert des tatsächlichen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem. Bei dem Modell, welches das äquivalente Abgassystem mit dem diskreten Zeitsystem ausdrückt, werden die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche aus den Daten, die die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren repräsentieren, sequenziell bestimmt werden, und die Daten, welche die der tatsächlichen Ausgabegröße von dem äquivalenten Abgassystem entsprechenden Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, verwendet, um die Parameter des Modells abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems sequentiell zu identifizieren.
  • Deshalb umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weiterhin das erste Filtermittel und das Identifizierungsmittel. Die Werte der Parameter des Modells werden sequenziell identifiziert, und die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten werden unter Verwendung der identifizierten Werfe der Parameter erzeugt. Es ist somit möglich, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems basierend auf dem tatsächlichen Verhalten von Zeit zu Zeit des Objektabgassystems zu erzeugen. Folglich wird die Zuverlässigkeit der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erhöht, was es ermöglicht, die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert genau und stabil zu konvergieren.
  • Dann, wenn das Modell ein Modell ist, welches die Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus repräsentieren und den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ausdrückt, identifiziert das Identifizierungsmittel wenigstens einen der Koeffizientenparameter, vorzugsweise alle Koeffizientenparameter, jeweils relativ zu den Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, und den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  • Das Identifizierungsmittel kann sequenziell die Werte der Parameter gemäß einem Algorithmus identifizieren, z.B. einem Identifizierungsalgorithmus, wie z.B. eine Methode der kleinsten Quadrate, eine Methode von gewichteten kleinsten Quadraten, ein Verfahren einer festgelegten Verstärkung, ein Verfahren einer degressiven Verstärkung, ein Verfahren eines festgelegten ... usw., welche gebildet sind, um einen Fehler zwischen der Ausgabe des Abgassensors in dem Modell und der tatsächlichen Ausgabe des Abgassensors zu minimieren.
  • In der Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern gemäß der vorliegenden Erfindung kann das äquivalente Abgassystem eine relativ lange Totzeit haben, d.h. eine Zeit, welche, zu jedem Zeitpunkt benötigt wird, bis der Wert des tatsächlichen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem ist, in der Ausgabe des Abgassensors wiedergegeben wird, und zwar wegen des katalytischen Wandlers und der Hilfsabgasrohre in dem Objektabgassystem, welche relativ lang sind. Wenn das äquivalente Abgassystem eine derartige Totzeit aufweist, dann würde die Stabilität des Steuer/Regelprozesses des Konvergierens der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert üblicherweise verringert werden, wenn das Ziel-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzeugt werden würde, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Zylindergruppen zu manipulieren, ohne die Datenzeit zu berücksichtigen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, welche einen geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach einer Totzeit repräsentieren, gemäß einem Algorithmus, der basierend auf einem vorbestimmten Modell des äquivalenten Abgassystems aufgebaut ist, welches definiert ist als ein System zum Erzeugen von Daten, die die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren mit einer Ansprechverzögerung und der Totzeit ausgehend von den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die das Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren. Das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel umfasst ein Mittel zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert gemäß einem Algorithmus eines Regelungsprozesses zu konvergieren, welcher unter Verwendung der Daten aufgebaut ist, die von dem Schätzmittel erzeugt werden.
  • Da das Modell des äquivalenten Abgassystems hinsichtlich der Ansprechverzögerung und der Totzeit desselben bestimmt ist, kann das Schätzmittel gemäß dem Algorithmus, der basierend auf dem Modell aufgebaut ist, sequenziell Daten erzeugen, welche einen geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Totzeit repräsentieren.
  • Das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten gemäß dem Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher unter der Verwendung der Daten aufgebaut ist, die den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren. Deshalb ist es möglich, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu erzeugen, welche geeignet sind, um die Wirkung der Totzeit des äquivalenten Abgassystems zu kompensieren, und um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert stabil zu konvergieren.
  • Wenn die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern mit einer relativ niedrigen Drehzahl in Betrieb ist, kann ein System, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel und die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern umfasst, welches System grundsätzlich als ein System zum Erzeugen eines tatsächlichen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ausgehend von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten betrachtet wird, eine relativ lange Totzeit aufweisen. In einem derartigen Fall wäre die Stabilität des Steuer/Regelprozesses des Konvergierens der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert nicht ausreichend hoch, wenn nur die Wirkung der Totzeit des äquivalenten Abgassystems kompensiert werden würde.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen eines geschätzten Werts der Ausgabe des Abgassensors nach einer Gesamt-Totzeit, welche die Summe einer Totzeit des äquivalenten Abgassystems und einer Totzeit eines Systems ist, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel und die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern umfasst, gemäß einem Algorithmus, welcher aufgebaut ist basierend auf einem vorbestimmten Modell des äquivalenten Abgassystems, das definiert ist als ein System zum Erzeugen von Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren mit einer Ansprechverzögerung und die Totzeit aus den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die das Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, und basierend auf einem vorbestimmten Modell des Systems (im Folgenden als "Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem" bezeichnet), welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel und die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern umfasst, das als ein System zum Erzeugen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten mit der Totzeit ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten definiert ist. Das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel umfasst ein Mittel zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, gemäß einem Algorithmus eines Regelungsprozesses, welcher unter der Verwendung der Daten, die von dem Schätzmittel erzeugt werden, aufgebaut ist.
  • Da das Modell des äquivalenten Abgassystems hinsichtlich der Ansprechverzögerung und Totzeit desselben bestimmt wird und das Modell des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems hinsichtlich der Totzeit desselben bestimmt wird, kann das Schätzmittel sequenziell Daten erzeugen, welche einen geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Gesamt-Totzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, und zwar gemäß dem Algorithmus, welcher basierend auf diesen Modellen aufgebaut ist. Da die Wirkung der Ansprechverzögerung der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel kompensiert werden kann, entsteht kein Problem, wenn die Ansprechverzögerung der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern in dem Modell des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittels berücksichtigt wird.
  • Das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten gemäß dem Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher unter der Verwendung der Daten aufgebaut ist, die den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren. Deshalb ist es möglich, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu erzeugen, welche geeignet sind, die Wirkung der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems zu kompensieren und die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert stabil zu konvergieren.
  • Ungeachtet der Tatsache, ob die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Totzeit des äquivalenten Abgassystems repräsentieren, erzeugt wurden, oder ob die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Gesamt-Totzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, erzeugt wurden, repräsentieren die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten die Differenz zwischen einem tatsächlichen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem vorbestimmten Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, repräsentieren die Differenz zwischen einer tatsächlichen Ausgabe von dem Abgassensor und dem vorbestimmten Sollwert in dem Modell des äquivalenten Abgasmodells. Eine derartige Anordnung ist effektiv, um die Einfachheit zu erhöhen, mit welcher der Algorithmus zum Erzeugen der Daten aufgebaut wird, die den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, und ist effektiv, um die Zuverlässigkeit der Daten zu erhöhen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors unter der Verwendung des Algorithmus repräsentieren. In diesem Fall repräsentieren die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, die Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors und dem vorbestimmten Sollwert.
  • Das Schätzmittel kann Daten, welche einen geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Totzeit des äquivalenten Abgassystems oder der Gesamt-Datenzeit repräsentieren, welche die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, grundsätzlich gemäß dem Algorithmus sequenziell erzeugen, welcher aufgebaut ist unter Verwendung der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, insbesondere einer Mehrzahl von Zeitreihendaten von vergangenen Werten der Soll-Kombiniertes-Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, und der Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, insbesondere einer Mehrzahl von Zeitreihendaten der Daten vor dem derzeitigen Zyklus.
  • Wenn die Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ignoriert werden kann, d.h. wenn die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Totzeit des äquivalenten Abgassystems repräsentieren, erzeugt werden, dann können die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu jedem Zeitpunkt grundsätzlich als den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten gleich betrachtet werden, welche das tatsächliche Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum selben Zeitpunkt repräsentieren.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem eine Totzeit aufweist, d.h. wenn die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Gesamt-Totzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, erzeugt werden, dann können die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu jedem Zeitpunkt grundsätzlich als den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten gleich betrachtet werden, welche das tatsächliche Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach der Totzeit des äquivalenten Abgassystems durch das Modell des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentieren.
  • Wenn die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten sequenziell bestimmt werden, indem der Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells hinsichtlich der Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren identisch ist, entsprechen die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten dem erfassten Wert des tatsächlichen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem.
  • Hinsichtlich der Beziehung zwischen den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten und den entsprechenden tatsächlichen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten können dann, wenn die Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ignoriert werden kann, die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche, wie oben beschrieben, ausgehend von den Daten bestimmt werden, die die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren repräsentieren, anstelle aller Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet werden, welche in dem Algorithmus verwendet werden, der die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten und die Daten verwendet, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, um den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors zu erzeugen.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem eine Totzeit aufweist und die Totzeit relativ kurz ist, oder insbesondere dann, wenn die Totzeit höchstens dieselbe ist wie die Zeitdauer zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, dann können die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche ausgehend von den Daten bestimmt werden, die die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren repräsentieren, anstelle aller Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet werden, welche in dem obigen Algorithmus verwendet werden, und zwar zum Erzeugen der Daten die die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem eine Totzeit aufweist und die Totzeit relativ lang ist, oder insbesondere dann, wenn die Totzeit länger als die Zeitdauer zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ist, dann können die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche ausgehend von den Daten bestimmt werden, die die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren repräsentieren, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet werden, welche in dem obigen Algorithmus verwendet werden.
  • Falls das Schätzmittel die Daten sequenziell erzeugt, die den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Totzeit des äquivalenten Abgassystems repräsentieren, oder falls das Schätzmittel die Daten sequenziell erzeugt, die den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Gesamt-Totzeit repräsentieren, welche die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, umfasst die Vorrichtung weiterhin ein erstes Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, indem ein Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells hinsichtlich der Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren identisch ist. Der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, umfasst einen Algorithmus zum Erzeugen der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, wobei die Daten verwendet werden, welche die Ausgabe des Abgassensors und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren, die von dem ersten Filtermittel erzeugt werden.
  • Falls das Schätzmittel die Daten sequenziell erzeugt, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Gesamt-Datenzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, umfasst die Vorrichtung weiterhin ein erstes Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, indem ein Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells hinsichtlich der Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren identisch ist. Der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, umfasst einen Algorithmus zum Erzeugen der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, unter der Verwendung der Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren, die von dem ersten Filtermittel erzeugt werden.
  • Wie oben beschrieben ist, verwendet der Algorithmus für das Schätzmittel zum Erzeugen der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem ersten Filtermittel erzeugt werden, d.h. die Daten, welche dem erfassten Wert des tatsächlichen Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entsprechen. Sogar dann, wenn das tatsächliche Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wegen einer Störung in Bezug auf die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten an einem Fehler krankt, kann das Schätzmittel deshalb die Daten erzeugen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors in einer Weise erzeugen, welche die Wirkung einer Störung berücksichtigen. Folglich wird die Zuverlässigkeit der Daten, welche den geschätzten Wert repräsentieren, erhöht. Somit kann das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Erzeugungsmittel die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugen, während es die Totzeit des äquivalenten Abgassystems und die Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems angemessen kompensiert, und zwar gemäß dem Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher unter der Verwendung der Daten aufgebaut ist, die den geschätzten Wert repräsentieren.
  • In der obigen Vorrichtung mit dem obigen Schätzmittel braucht das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel nicht immer das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in jeder der Zylindergruppen gemäß dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu manipulieren, welches von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, die von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugt werden, aber es kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in jeder der Zylindergruppen gemäß einem anderen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten manipulieren, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, und zwar abhängig von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, z.B. dann, wenn die Brennkraftmaschine arbeitet, wenn die Zufuhr von Kraftstoff beendet wird oder wenn sie derart arbeitet, dass sie eine große Ausgabeleistung benötigt.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel ein Mittel zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches umfasst, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, und zwar abhängig von einem anderen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, welche von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, und der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, umfasst die Vorrichtung weiterhin ein zweites Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen tatsächlich verwendeter Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten als Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche einem tatsächlichen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechen, indem ein Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells hinsichtlich von Daten identisch ist, welche das tatsächliche Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, das tatsächlich für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen zu manipulieren. Das Schätzmittel umfasst ein Mittel zum Erzeugen der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren unter der Verwendung der tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die von dem zweiten Filtermittel bestimmt werden, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  • Das zweite Filtermittel bewirkt den Filterprozess, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells hinsichtlich der Daten identisch ist, die das tatsächliche Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, welches tatsächlich von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel verwendet wird, die nicht notwendigerweise die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten sein müssen, welche von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, um dadurch die tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten als die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu bestimmen, welche dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechen, das tatsächlich von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel verwendet wird. Indem die tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in dem Algorithmus verwendet werden, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, werden die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, in Hinblick darauf erzeugt, wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen tatsächlich von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel manipuliert wird.
  • Deshalb spiegeln die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, der von dem Schätzmittel erzeugt wird, wider, wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel tatsächlich manipuliert wird. Folglich wird die Zuverlässigkeit der Daten, welche den geschätzten Wert repräsentieren, erhöht.
  • Bei der Vorrichtung mit dem Schätzmittel kann der Algorithmus des Schätzmittels derart aufgebaut sein, dass das Modell des äquivalenten Abgassystems ein Modell umfasst, welches das Verhalten des äquivalenten Abgassystems mit einem kontinuierlichen Zeitsystem ausdrückt. Das Modell des äquivalenten Abgassystems sollte jedoch vorzugsweise ein Modell sein, welches das Verhalten des äquivalenten Abgassystems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt.
  • Indem das Verhalten des äquivalenten Abgassystems von dem diskreten Zeitsystem ausgedrückt wird, kann der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, in einfacher Weise aufgebaut sein und kann für eine Computerverarbeitung geeignet gemacht werden.
  • Wenn das Schätzmittel die Daten erzeugt, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Gesamt-Totzeit repräsentieren, dann kann das Modell des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems das Verhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems auf Grundlage der Annahme ausdrücken, dass das tatsächliche Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu jedem Zeitpunkt gleich dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ist. Deshalb macht es keinen Unterschied, wenn das Modell des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems entweder von dem kontinuierlichen Zeitsystem oder dem diskreten Zeitsystem ausgedrückt wird.
  • Das Modell des äquivalenten Abgassystems, welches das Verhalten des äquivalenten Abgassystems mit dem diskreten Zeitsystem ausdrückt, umfasst ein Modell, welches die Daten ausdrückt, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, wobei die Daten die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, welcher vor dem Steuer/Regelzyklus liegt, und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus, welcher um eine Totzeit des äquivalenten Abgassystems früher liegt als der Steuer/Regelzyklus.
  • Indem das Modell derart aufgebaut ist, kann das Verhalten des äquivalenten Abgassystems, welches seine Ansprechverzögerung und Totzeit umfasst, durch das Modell angemessen ausgedrückt werden.
  • Die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in dem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, sind ein sogenannter autoregressiver Ausdruck und stehen zu einer Ansprechverzögerung des äquivalenten Abgassystems in Beziehung. Die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten vor der Totzeit des äquivalenten Abgassystems drücken die Totzeit des äquivalenten Abgassystems aus.
  • Wenn das Modell des äquivalenten Abgassystems durch das diskrete Zeitsystem ausgedrückt wird, und die Vorrichtung das erste Filtermittel zum Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten aufweist, welche in dem Algorithmus des Schätzmittels verwendet werden, dann umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren von Werten von Parametern des Modells des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems, welche eingestellt werden sollen unter Verwendung der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die bestimmt werden von dem ersten Filtermittel, und der Ausgabe, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentiert. Der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, umfasst einen Algorithmus zum Verwenden des Wertes der Parameter, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden, um die Daten zu erzeugen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren.
  • Das Modell des äquivalenten Abgassystems weist Parameter auf, welche beim Beschreiben seines Verhaltens auf bestimmte Werte eingestellt werden sollen. Zum Beispiel dann, wenn das Modell ein Modell ist, welches die Daten ausdrückt, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, und zwar mit Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, welcher vor dem Steuer/Regelzyklus liegt, und mit Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus, welcher um die Totzeit des äquivalenten Abgassystems vor dem Steuer/Regelzyklus liegt, dann sind Koeffizientenparameter jeweils relativ zu den Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in dem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, und zu den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in dem Steuer/Regelzyklus vor der Totzeit, als die Parameter des Modells umfasst.
  • Da der Algorithmus des Schätzmittels auf dem Modell des äquivalenten Abgassystems basiert, werden die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, unter der Verwendung der Parameter des Modells erzeugt. Um die Zuverlässigkeit der Daten zu erhöhen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, wird bevorzugt, die Werte der Parameter des Modells auf einer Echtzeitbasis abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems zu identifizieren.
  • Wenn das Modell des äquivalenten Abgassystems durch das diskrete Zeitsystem ausgedrückt wird, dann können die Parameter des Modells dann sequenziell abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Abgassystems identifiziert werden, wenn das erste Filtermittel die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet, welche bestimmt werden ausgehend von den Daten, die die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren repräsentieren, und ausgehend von den Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren.
  • Wenn die Vorrichtung das erste Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten aufweist, welche in dem Algorithmus des Schätzmittels verwendet werden, identifiziert das Identifizierungsmittel sequenziell die Parameter des Modells des äquivalenten Abgassystems, und das Schätzmittel erzeugt sequenziell die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, und zwar unter Verwendung der identifizierten Werte der Parameter. Deshalb ist es möglich, die Daten von Zeit zu Zeit, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems, basierend auf dem tatsächlichen Verhalten des Objektabgassystems zu erzeugen. Folglich wird die Zuverlässigkeit der Daten, welche den geschätzten Wert repräsentieren, erhöht. Die äußerst zuverlässigen Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten können gemäß dem Algorithmus des Regelungsprozesses erzeugt werden, welcher unter der Verwendung der Daten aufgebaut ist, die den geschätzten Wert repräsentieren, sodass die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert genau und stabil konvergiert werden kann.
  • Wenn das Modell ein Modell ist, welches die Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit Daten ausdrückt, welche die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus, und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus um die Totzeit des äquivalenten Abgassystems vor dem Steuer/Regelzyklus repräsentieren, dann identifiziert das Identifizierungsmittel wenigstens einen der Koeffizientenparameter, vorzugsweise alle Koeffizientenparameter, jeweils relativ zu den Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren.
  • Das Identifizierungsmittel kann sequenziell die Werte der Parameter gemäß einem Algorithmus identifizieren, z.B. einem Identifizierungsalgorithmus, wie z.B. ein Verfahren von kleinsten Quadraten, ein Verfahren von gewichteten kleinsten Quadraten, ein Verfahren mit fester Verstärkung, ein Verfahren mit degressiver Verstärkung, ein Verfahren mit festem Tracing usw., welches aufgebaut ist, um einen Fehler zwischen der Ausgabe des Abgassensors in dem Modell des äquivalenten Abgassystems und der tatsächlichen Ausgabe des Abgassensors zu minimieren.
  • In der obigen Beschreibung des Identifizierungsmittels ist angenommen, dass der Algorithmus des Schätzmittels die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet, welche von dem ersten Filtermittel bestimmt sind. Wenn jedoch der Algorithmus des Schätzmittels die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, unter der Verwendung der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, erzeugt, ohne die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu verwenden, welche von dem ersten Filtermittel bestimmt werden, dann wird das erste Filtermittel dem Identifizierungsmittel zugeordnet, und das Identifizierungsmittel identifiziert die Parameter des Modells des äquivalenten Abgassystems.
  • Wenn das Identifizierungsmittel und das Schätzmittel verwendet werden, kann der Algorithmus des Regelungsprozesses zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten basierend auf einem Modell des äquivalenten Abgassystems aufgebaut werden, welches anders als das Modell des äquivalenten Abgassystems in dem Schätzmittel bestimmt wird. Jedoch sollte der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, vorzugsweise einen Algorithmus umfassen, welcher basierend auf dem Modell des äquivalenten Abgassystems aufgebaut ist, um die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter der Verwendung der Werte der Parameter zu erzeugen, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden.
  • Da der Algorithmus des Regelungsprozesses basierend auf dem Modell des äquivalenten Abgassystems aufgebaut ist, welches dazu bestimmt ist, den Algorithmus des Schätzmittels aufzubauen, kann der Algorithmus des Regelungsprozesses, der die Daten verwendet, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, der von dem Schätzmittel erzeugt wird, in einfacher Weise aufgebaut werden. Gleichzeitig können, wenn der Algorithmus des Regelungsprozesses die Werte der Parameter des äquivalenten Abgassystems verwendet, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden, können die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems erzeugt werden. Das heißt, es ist möglich, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu erzeugen, welche beim Konvergieren der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert äußerst zuverlässig sind.
  • Bei der Vorrichtung mit dem Schätzmittel umfasst der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors, welcher von den Daten repräsentiert wird, die von dem Schätzmittel erzeugt werden, zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren.
  • Der obige Algorithmus des Regelungsprozesses ist in der Lage, die Totzeit des äquivalenten Abgassystems oder die Gesamt-Totzeit angemessen zu kompensieren, welche die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, was es ermöglicht, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu erzeugen, welche beim Konvergieren der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert äußerst zuverlässig sind.
  • Bei der Vorrichtung mit dem Schätzmittel, wie es bei dem Algorithmus des Regelungsprozesses basierend auf dem Modell des oben beschriebenen äquivalenten Abgassystem der Fall ist, sollte der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, vorzugsweise einen Algorithmus eines Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses umfassen.
  • Insbesondere sollte der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess vorzugsweise einen adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess umfassen.
  • Genauer gesagt weist der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess die oben erwähnten Eigenschaften auf. Indem die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter der Verwendung des Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses erzeugt werden, insbesondere des adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses, wird die Zuverlässigkeit der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erhöht, und daher wird die Stabilität des Steuer/Regelprozesses des Konvergierens der Ausgabe des Abgassensors zu dem Sollwert vergrößert.
  • Der Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses verwendet als eine Schaltfunktion für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess eine lineare Funktion, welche als Komponenten eine Mehrzahl von Zeitreihendaten der Differenz zwischen einem geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors, welcher von den Daten repräsentiert wird, die von dem Schätzmittel erzeugt werden, und dem vorbestimmten Sollwert aufweist.
  • Wenn die Schaltfunktion für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess derart aufgebaut ist, kann der Algorithmus zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ohne den Bedarf an Daten aufgebaut werden, welche eine Veränderungsrate der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren. Deshalb ist die Zuverlässigkeit der erzeugten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten hoch.
  • Der Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses erzeugt die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um die Werte einer Mehrzahl von Zeitreihendaten der Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors und dem vorbestimmten Sollwert zu "0" zu konvergieren. Somit ist es möglich, die Totzeit des äquivalenten Abgassystems oder die Gesamt-Totzeit angemessen zu kompensieren, welche die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel sollte vorzugsweise ein Mittel umfassen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, derart zu manipulieren, dass es die Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis konvergiert, welches von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, die von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, und zwar unter der Verwendung des Regelungsmittels vom rekursiven Typ jeweils für die Zylindergruppen.
  • Insbesondere kann das Regelungsmittel vom rekursiven Typ eine adaptive Steuer/Regeleinrichtung, einen Optimum-Regulator oder dgl. umfassen. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, für jede der Zylindergruppen unter der Verwendung des obigen Steuer/Regelmittels manipuliert wird, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen bei dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches repräsentiert wird von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, mit einer großen Fähigkeit gesteuert/geregelt werden dynamischen Veränderungen, wie z.B. Veränderungen bei den Betriebsbedingungen und zeitabhängige Eigenschaftsveränderungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, zu folgen.
  • Darüber hinaus kann weiterhin die Wirkung der Ansprechverzögerung der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern ebenso kompensiert werden. Insbesondere dann, wenn die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach der Gesamt-Totzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit des äquivalenten Abgassystems und der Totzeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems repräsentiert, erzeugt werden, kann deshalb die Zuverlässigkeit der Daten des geschätzten Werts weiterhin erhöht werden.
  • Das Regelungsmittel vom rekursiven Typ bestimmt eine neue geregelte Größe gemäß einer gegebenen rekursiven Formel, welche eine vorbestimmte Anzahl von Zeitreihendaten, vor der momentanen Zeit, der geregelten Größe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in jeder der Zylindergruppen enthält, d.h. eine Korrekturgröße für die Menge an zugeführtem Kraftstoff.
  • Das Regelungsmittel vom rekursiven Typ sollte vorzugsweise insbesondere eine adaptive Steuer/Regeleinrichtung umfassen.
  • Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen werden, welche eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels Beispielen darstellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Gesamtsystems einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Diagramm, welches Ausgabeeigenschaften eines O2-Sensors und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors darstellt, welche in der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regeleinrichtung verwendet werden;
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Systems, welches einem Abgassystem der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern äquivalent ist;
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer Basisanordnung einer Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regeleinrichtung;
  • 5 ist ein Diagramm, welches einen Schiebemodus-Steuer/Regelprozess darstellt, der von der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung verwendet wird;
  • 6 ist ein Blockdiagramm einer Basisanordnung einer Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung;
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer Basisanordnung einer adaptiven Steuer/Regeleinrichtung der in 6 gezeigten Kraftstoffzufuhr- Steuer/regeleinrichtung;
  • 8 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung;
  • 9 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine der in 8 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 10 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung;
  • 11 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine der in 10 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 12 ist ein Flussdiagramm einer weiteren Unterroutine der in 10 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 13 ist ein Flussdiagramm noch einer weiteren Unterroutine der in 10 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 14 ist ein Flussdiagramm noch einer weiteren Unterroutine der in 10 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 15 ist ein Blockdiagramm eines Abgassystems eines V-Motors als eine Verbrennungsmaschine mit mehreren Zylindern; und
  • 16 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Abgassystems eines V-Motors als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern.
  • 17 ist ein Blockdiagramm noch eines weiteren Abgassystems eines V- Motors als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern; und
  • 18 ist ein Blockdiagramm eines Abgassystems eines Sechs-Zylinder-Reihenmotors als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezugnahme auf die 1 bis 14 beschrieben werden.
  • In 1 ist die vorliegende Erfindung an einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung für einen V-Motor 1 (im Folgenden als "Motor 1" bezeichnet) als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern angewendet, welche z.B. ein in 16 gezeigtes Abgassystem aufweist. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Gesamtsystems der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung.
  • Wie in 1 gezeigt ist, sind der Motor 1 und sein Abgassystem in einfacherer Weise als in 16 dargestellt. Insbesondere ist der Motor 1 ein Sechs-Zylinder-V-Motor, welcher z.B. als Antriebsquelle an einem Automobil oder einem Hybridfahrzeug angebracht ist, und weist zwei Zylindergruppen 3, 4 auf, welche jeweils drei Zylinder umfassen.
  • Das Abgassystem des Motors 1 weist Hilfsabgasrohre, d.h. Hilfsabgaskanäle 6, 7 auf, welche mit den jeweiligen zwei Zylindergruppen 3, 4 verbunden sind, weist ein Hauptabgasrohr, d.h. ein Hauptabgasrohr 8 auf, mit welchem die Hilfsabgasrohre 6, 7 gemeinsam verbunden sind, und weist katalytische Wandler 9, 10, 11 auf, welche jeweils mit den Hilfsabgasrohren 6, 7 und dem Hauptabgasrohr 8 verbunden sind. Jeder der katalytischen Wandler 9, 10, 11 umfasst z.B. einen Dreiwege-Katalysator.
  • Ein O2-Sensor 12 als ein Abgassensor ist an dem Hauptabgasrohr 8 stromabwärts des katalytischen Wandlers 11 angebracht. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 13 ist an dem Hilfsabgasrohr 6 in der Nähe eines stromaufwärtigen Endes desselben angebracht oder genauer gesagt stromaufwärts des katalytischen Wandlers 11 in der Nähe eines Bereichs, in welchem Abgase von den Zylindern der Zylindergruppe 3, die mit dem Hilfsabgasrohr 6 verbunden ist, miteinander kombiniert sind. In ähnlicher Weise ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 14 an dem Hilfsabgasrohr 7 in der Nähe eines stromaufwärtigen Endes desselben angebracht.
  • Der O2-Sensor 12 umfasst einen gewöhnlichen O2-Sensor zum Erzeugen eines Ausgabesignals VO2/OUT (welches einen erfassten Wert einer Sauerstoffkonzentration repräsentiert), welches ein Niveau aufweist, das von der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abhängt, welches den katalytischen Wandler 11 durchlaufen hat und in dem Hauptabgasrohr 8 strömt. Die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas hängt von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches ab, welches von dem Motor 1 verbrannt wird. Das Ausgabesignal VO2/OUT von dem O2-Sensor 12 wird sich mit hoher Empfindlichkeit in wesentlicher Proportion zu der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verändern, wobei sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas entspricht, in einem Bereich 6 in der Nähe eines stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, wie durch die Kurve mit durchgezogener Linie 1 in 2 angezeigt ist. Bei der Sauerstoffkonzentration, welche dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis außerhalb des Bereichs 6 entspricht, ist das Ausgabesignal VO2/OUT von dem O2-Sensor 12 gesättigt und hat ein im Wesentlichen konstantes Niveau.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 13, 14 (im Folgenden als "LAF-Sensoren 13, 14" bezeichnet) erzeugen Ausgaben KACT/A, KACT/B, welche die erfassten Werfe der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von Luft-Kraftstoff-Gemischen repräsentieren, die in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt werden (insbesondere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse, welche von Sauerstoffkonzentrationen in Abgasen erkannt werden, die Kombinationen von Abgasen von den Zylindern der Zylindergruppen 3, 4 sind). Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 13, 14 umfassen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren mit breitem Bereich, welche in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 4-369471 oder in dem U.S. Patent mit der Nummer 5.391.282 ausführlich beschrieben sind. Wie anhand der Kurve b in 2 mit der durchgezogenen Linie angezeigt ist, erzeugen die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 13, 14 eine Ausgabe mit einem Niveau, welches in einem breiteren Bereich von Sauerstoffkonzentrationen proportional zu der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ist als der O2-Sensor 12. Anders ausgedrückt, erzeugen die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 13, 14 in einem breiten Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen Ausgaben KACT/A, KACT/B mit einem Niveau, welches proportional zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas entspricht.
  • Das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt grundsätzlich einen Steuer/Regelprozess eines Manipulierens der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von Luft-Kraftstoff-Gemischen aus, welche in den Zylindergruppen des Motors 1 verbrannt werden, um eine optimale Reinigungsfähigkeit einer Gesamtabgasreinigungsvorrichtung zu erreichen, die die katalytischen Wandler 9, 10, 11 umfasst. Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von Luft-Kraftstoff-Gemischen, welche in den Zylindergruppen des Motors 1 verbrannt werden, gesteuert/geregelt werden, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu einem vorbestimmten Sollwert VO2/TARGET (siehe 2) zu konvergieren (einzustellen), wird ermöglicht, dass die Gesamtabgasreinigungsvorrichtung, welche die katalytischen Wandler 9, 10, 11 umfasst, eine optimale Reinigungsfähigkeit aufweist.
  • Das System gemäß der vorliegenden Erfindung weist unten beschriebene Steuer/Regeleinrichtungen auf, um einen Steuer/Regelprozess eines Konvergierens (Einstellens) der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors zu dem vorbestimmten Sollwert VO2/TARGET durchzuführen.
  • Insbesondere weist das System eine Steuer/Regeleinrichtung 15 (im Folgenden als "Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15" bezeichnet) auf, um in vorbestimmten Steuer/Regelzyklen einen Prozess eines sequenziellen Erzeugens eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD für die Luft-Kraftstoff-Gemische auszuführen, welche in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt werden (welches ebenso ein Sollwert für die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse ist, die von den LAF-Sensoren 13, 14 erfasst werden), und weist eine Steuer/Regeleinrichtung 16 (im Folgenden als "Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16" bezeichnet) auf als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel zum Manipulieren der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische, welche in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt werden, indem in vorbestimmten Steuer/Regelzyklen ein Prozess eines Anpassens von Kraftstoffzufuhrmengen (Kraftstoffeinspritzmengen) für die Zylindergruppen 3, 4 ausgeführt wird, um die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14, welche die erfassten Werte der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von Luft-Kraftstoff-Gemischen repräsentieren, die in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt werden, zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren, welches von der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 bestimmt wird.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 wird mit den Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14, der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 und ebenso erfassten Ausgabesignalen von verschiedenen weiteren Sensoren zum Erfassen einer Motordrehzahl, eines Einlassdrucks (eines Drucks in einem Einlassrohr), einer Abkühltemperatur usw. des Motors 1 versorgt. Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 und die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 können Daten des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD und weitere verschiedene Punkte von Betriebsbedingungsinformationen austauschen.
  • Die Steuer/Regeleinrichtungen 15, 16 umfassen einen Mikrocomputer und führen ihre jeweiligen Steuer/Regelprozesse in gegebenen Steuer/Regelzyklen aus. In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der Steuer/Regelzyklen, in welchen die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 ihren Steuer/Regelprozess eines Erzeugens des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD ausführt, eine Zeitdauer, z.B. 30 bis 100 ms, auf, welche hinsichtlich der Totzeit wegen der katalytischen Wandler 9, 10, 11, der Verarbeitungslast usw. vorbestimmt ist.
  • Es ist notwendig, dass der Steuer/Regelprozess, welcher von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 zum Anpassen der Kraftstoffeinspritzmengen ausgeführt wird, mit der Drehzahl des Motors 1 oder spezifischen Verbrennungszyklen des Motors 1 synchron ist. Deshalb haben die Steuer/Regelzyklen des Steuer/Regelprozesses, welcher von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 augeführt wird, eine Zeitdauer, welche mit einer Kurbelwellenwinkelperiode (sogenannte TDC) des Motors 1 synchron ist.
  • Die konstante Periode der Steuer/Regelzyklen der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 ist länger als die Kurbelwellenwinkelperiode (TDC) des Motors 1.
  • Die Steuer/Regelprozesse, welche von der Abgassystem-Steuer/Regeleinrichtung 15 und der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 ausgeführt werden, werden unten beschrieben werden.
  • Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 führt in gegebenen Steuer/Regelzyklen einer konstanten Periode einen Prozess eines sequenziellen Bestimmens von Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen KCMD (Sollwerte für die Ausgaben der LAF-Sensoren 13, 14) für die Zylindergruppen 3, 4 aus, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem vorbestimmten Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, und zwar hinsichtlich von Verhaltenseigenschaften (Ansprechverzögerungseigenschaften und Totzeit) eines Abschnitts des Abgassystems des Motors 1, welcher sich stromaufwärts des O2-Sensors 12 befindet, d.h. der Abschnitt, welcher die Hilfsabgasrohre 6, 7 und die katalytischen Wandler 9, 10, 11 umfasst und durch das Bezugszeichen 17 in 1 bezeichnet wird (im Folgenden als "Objektabgassystem 17" bezeichnet).
  • Um den obigen Prozess auszuführen, wird das Objektabgassystem 17 als einem System äquivalent angesehen, zum Erzeugen der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 mit einer Ansprechverzögerung und einer Totzeit ausgehend von einem kombinierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (durch KACT/T bezeichnet), welches erzeugt wird, indem die tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische, die in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt werden (welche als die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 erkannt werden) gemäß einem (später beschriebenen) Filterprozess kombiniert werden.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist das Objektabgassystem 17 einem 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System 18 äquivalent, da es mit dem kombinierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT/T als eine Eingabegröße versorgt wird und da es die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 als eine Ausgabegröße ausgibt. Das äquivalente System 18 (im Folgenden als "äquivalentes Abgassystem 18" bezeichnet) ist als ein System definiert, welches ein Ansprechverzögerungselement und ein Totzeitelement umfasst.
  • Das Ansprechverzögerungselement des äquivalenten Abgassystems 18 wird in erster Linie durch die katalytischen Wandler 9, 10, 11 des Objektabgassystems 17 verursacht. Das Totzeitelement des äquivalenten Abgassystems 18 wird in erster Linie durch die Hilfsabgasrohre 6, 7 und die katalytischen Wandler 9, 10, 11 des Objektabgassystems 17 verursacht.
  • Gemäß dem Basissteuer/regelprozess, welcher von der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 ausgeführt wird, wird ein Sollwert für das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT/T als eine Steuer/Regeleingabe an das äquivalente Abgassystem 18 (im Folgenden als "Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T" bezeichnet) in Steuer/Regelzyklen sequenziell bestimmt, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 als eine Ausgabegröße des äquivalenten Abgassystems 18 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, und zwar gemäß einem Regelungsalgorithmus zum Steuern/Regeln des äquivalenten Abgassystems 18. Dann wird ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 ausgehend von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T bestimmt.
  • Um den obigen Steuer/Regelprozess auszuführen, wird im Voraus ein Modell aufgebaut, welches das Verhalten des äquivalenten Abgassystems 18 repräsentiert. Um einen derartigen Modus aufzubauen, wird die Differenz zwischen dem Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT/T und einem vorbestimmten Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE (KACT/T – FLAF/BASE im Folgenden als "Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT/T" bezeichnet) als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 verwendet, und die Differenz zwischen der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 und des Sollwerts VO2/TARGET (= VO2/OUT – VO2/TARGET, im Folgenden als "Differenzialausgabe VO2" bezeichnet) wird als die Ausgabegröße von dem äquivalenten Abgassystem 18 verwendet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t entspricht den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, und die Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 entspricht den Daten, welche die Ausgabe des O2-Sensors 12 repräsentieren.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Modell des äquivalenten Abgassystems aufgebaut, indem das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t und die Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 wie folgt verwendet werden:
    Das Modell des äquivalenten Abgassystems 18 ist als ein Modell aufgebaut, welches das Verhalten des äquivalenten Abgassystems 18 mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt (genauer gesagt ein autoregressives Modell mit einer Totzeit in dem Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t als der Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18) gemäß der vorliegenden Gleichung (1): VO2(k + 1) = a1·VO2(k) + a2·VO2(k – 1) + b1·kact/t(k – d1) (1)bei welcher "k" eine ganze Zahl repräsentiert, die die Ordinalzahl eines Steuer/Regelzyklus mit diskreter Zeit der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 anzeigt und bei welcher "d1" die Anzahl der Steuer/Regelzyklen der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 repräsentiert, die die Totzeit repräsentiert, welche erforderlich ist, bis der Wert des Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KACT/T oder des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t in jedem Steuer/Regelzyklus in der Ausgabe VO2/OUT oder der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 wiedergegeben wird. Die Totzeit d1 ist auf einen vorbestimmten Wert (festgelegten Wert) eingestellt, wie später beschrieben ist.
  • Der erste und der zweite Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (1) sind autoregressive Ausdrücke, welche jeweilige Elemente einer Ansprechverzögerung des äquivalenten Abgassystems 18 repräsentieren. In dem ersten und dem zweiten Ausdruck repräsentieren "a1", "a2" jeweilige Verstärkungskoeffizienten eines primären und eines sekundären autoregressiven Ausdrucks. Anders ausgedrückt, sind diese Verstärkungskoeffizienten "a1", "a2" Koeffizientenparameter relativ zu der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 als die Ausgabegröße von dem äquivalenten Abgassystem 18.
  • Der dritte Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (1) repräsentiert ein Totzeit-Element des äquivalenten Abgassystems 18 und drückt genauer gesagt das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 aus, welches die Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 umfasst. In dem dritten Ausdruck repräsentiert "b1" einen Verstärkungskoeffizienten relativ zu dem Element oder, anders ausgedrückt, einen Koeffizientenparameter relativ zu dem Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18.
  • Die Verstärkungskoeffizienten "a1", "a2", "b1" sind Parameter, welche auf bestimmte Werte beim Definieren des Verhaltens des äquivalenten Abgassystems 18 eingestellt (identifiziert) werden sollen, und welche durch eine Identifizierungseinrichtung, die später beschrieben werden wird, sequenziell identifiziert werden.
  • In dem Modell des äquivalenten Abgassystems 18, welches als das diskrete Zeitsystem gemäß der Gleichung (1) ausgedrückt ist, ist die Differenzialausgabe VO2(k + 1) des O2-Sensors 12 als die Ausgabegröße von dem äquivalenten Abgassystem 18 in jedem Steuer/Regelzyklus der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 durch eine Mehrzahl (zwei in dieser Ausführungsform) von Differenzialausgaben VO2(k), VO2(k – 1) in Steuer/Regelzyklen vor dem Steuer/Regelzyklus und ein Kombiniertes-Difterenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t(k – d1) als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 in einem Steuer/Regelzyklus vor der Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 ausgedrückt.
  • Das Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT/T als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 ist als die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 definiert, welche die Werte (erfasste Werte) der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische repräsentieren, die in den Zylindergruppen 3, 4 des Motors 1 verbrannt werden, wenn sie bezogen auf Zylindergruppen 3, 4 gemäß einem Filterprozess vom unten beschriebenen Typ des gemischten Modells kombiniert werden. Da das Modell des äquivalenten Abgassystems 18 das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t (= KACT/T – FLAF/BASE) in dem Modell des äquivalenten Abgassystems 18 verwendet, ist das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t als eine Kombination der Differenz kact/a (= KACT/A – FLAF/BASE, im Folgenden als "Differenzialausgabe kact/a" bezeichnet) zwischen der Ausgabe KACT/A des LAF-Sensors 13 und des Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses FLAF/BASE und der Differenz kact/b (= KACT/B – FLAF/BASE, im Folgenden als "Differenzialausgabe kact/b" bezeichnet) zwischen der Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14 und des Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses FLAF/BASE definiert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist deshalb das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t als die Differenzialausgaben kact/a, kact/b der LAF-Sensoren 13, 14 definiert, welche die Werte der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische repräsentieren, die tatsächlich in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt werden, wenn sie durch den Filterprozess vom Typ des gemischen Modells kombiniert werden, welcher durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt wird: kact/t(k – d1) = A1·kact/a(k – dA) + A2·kact/a(k – dA – 1) + B1·kact/b(k – dB) + B2·kact/b(k – dB – 1) (2)
  • Auf der rechten Seite der Gleichung (2) repräsentiert "dA" die Totzeit (im Folgenden als "Abgassystem-Totzeit der Seite der Zylindergruppe 3" bezeichnet), welche nötig ist, bis die Ausgabe KACT/A des LAF-Sensors 13, welche der Zylindergruppe 3 zugeordnet ist, in jedem Steuer/Regelzyklus der Abgassystem-Steuer/regelvorrichtung 15 in der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 wiedergegeben wird, und zwar hinsichtlich der Anzahl von Steuer/Regelzyklen der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15, und "dB" repräsentiert die Totzeit (im Folgenden als "Abgassystem-Totzeit der Seite der Zylindergruppe 4" bezeichnet), welche nötig ist, bis die Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14, welcher der Zylindergruppe 4 zugeordnet ist, in jedem Steuer/Regelzyklus der Abgassystem-Steuer/regelvorrichtung 15 in der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 wiedergegeben wird, und zwar hinsichtlich der Anzahl von Steuer/Regelzyklen der Abgassystem-Steuer/regelvorrichtung 15.
  • Die Werte der Totzeiten dA, dB hängen von den Längen der Hilfsabgasrohre 6, 7, der Kapazitäten der katalytischen Wandler 9, 10, welche mit den jeweiligen Hilfsabgasrohren 6, 7 verbunden sind, und dem katalytischen Wandler 11 ab, welcher mit dem Hauptabgasrohr 8 verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Werte der Totzeiten dA, dB auf einen Wert (festgelegter Wert) eingestellt, welcher durch verschiedene Experimente und Simulation vorbestimmt ist.
  • Die Koeffizienten A1, A2, B1, B2 der Ausdrücke auf der rechten Seite der Gleichung (2) sind voreingestellt, wie später beschrieben ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t(k – d1) vor der Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 gemäß einer linearen Funktion bestimmt, welche als ihre Komponenten eine Mehrzahl (zwei in dieser Ausführungsform) von Zeitreihendaten kact/a(k – dA), kact/a(k – dA – 1), und zwar vor der Abgassystem-Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3, der Differenzialausgabe kact/a des LAF-Sensors 13 umfasst, welcher der Zylindergruppe 3 zugeordnet ist, und eine Mehrzahl (zwei in der Ausführungsform) von Zeitreihendaten kact/b(k – dB), kact/b(k – dB – 1), vor der Abgassystem-Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4, der Differenzialausgabe kact/b des LAF-Sensors 14 umfasst, welcher der Zylindergruppe 4 zugeordnet ist, oder wird genauer gesagt gemäß einer linearen Kombination dieser Zeitreihendaten bestimmt.
  • Die Koeffizienten A1, A2, B1, B2 relativ zu den Zeitreihendaten kact/a(k – dA), kact/a(k – dA – 1), kact/b(k – dB), kact/b(k – dB – 1) sind auf derartige Werte eingestellt, dass gilt A1 + A2 + B1 + B2 = 1 (vorzugsweise A1 + A2 + B1 + B2 = 0,5) und dass gilt A1 > A2, B1 > B2 (z.B. A1 = B1 = 0,4, A2 = B2 = 0,1).
  • Das derart bestimmte Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t ist als ein gewichteter Hauptwert der Zeitreihendaten kact/a(k – dA), kact/a(k – dA – 1), kact/b(k – dB), kact/b(k – dB – 1) signifikant.
  • Um das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t zu bestimmen, können mehr Zeitreihendaten der Differenzialausgaben kact/a, kact/b der LAF-Sensoren 13, 14 verwendet werden.
  • Das somit in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmte Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t ist durch eine Gleichung gegeben, welche erhalten wird, indem die gesamte rechte Seite der Gleichung (2) um Steuer/Regelzyklen, welche der Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 entsprechen, in die Zukunft verschoben wird.
  • Es wird angenommen, dass die Abgassystem-Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und die Abgassystem-Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 miteinander durch dA ≥ dB in Beziehung stehen, und dass ihre Differenz (dA – dB) durch dD (≥ 0) repräsentiert wird. Wenn die Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 gleich der kürzeren Totzeit der Abgassystem-Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Abgassystem-Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 ist, d.h. gleich der Abgassystem-Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 (d1 = dB), dann wird die folgende Gleichung (3) aus der Gleichung (2) erhalten: kact/t(k) = A1·kact/a(k – dD) + A2·kact/a(k – dD – 1) + B1·kact/b(k) + B2·kact/b(k – 1) (3)(dD = dA – dB ≥ 0, d1 = dB)
  • Deshalb kann das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus aus den Zeitreihendaten kact/a(k – dD), kact/a(k – dD – 1), kact/b(k), kact/b(k – 1) der Differenzialausgaben kact/a, kact/b der LAF- Sensoren 13, 14 bestimmt werden, welche vor dem Steuer/Regelzyklus erhalten werden, und zwar gemäß dem Filterprozess, welcher durch die Gleichung (3) repräsentiert wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Totzeit d1 des Modells des äquivalenten Abgassystems 18 auf einen Wert eingestellt, welcher der kürzeren Totzeit der Abgassystem-Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Abgassystem-Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 gleich ist, d.h. der Abgassystem-Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4. Zum Beispiel ist in der vorliegenden Ausführungsform d1 = 7. Die Gleichung (3) wird als eine Basisgleichung verwendet, welche den Filterprozess vom Typ des gemischten Modells ausdrückt zum Bestimmen des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t aus den Differenzialausgaben kact/a, kact/b der LAF-Sensoren 13, 14.
  • Das somit bestimmte Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t bedeutet ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches aus der Sauerstoffkonzentration der Abgase erkannt wird, die erzeugt werden, wenn von den Zylindergruppen 3, 4 abgelassene Abgase in der Nähe der Zylindergruppen 3, 4 kombiniert werden. Wenn das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t von den Differenzialausgaben kact/a, kact/b der LAF-Sensoren 13, 14 gemäß der Gleichung (3) bestimmt wird, entspricht der bestimmte Wert dem erfassten Wert des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t, d.h. der tatsächlichen Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18.
  • Wenn das Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT/T und das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t dann, wie oben beschrieben, bestimmt werden, wenn das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T, welches ein Sollwert für das Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT/T ist, d.h. ein Sollwert für die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 oder ein Sollwert für das Kombiniertes- Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t (= KCMD/T – FLAF/BASE, im Folgenden als "Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t" bezeichnet) in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmt wird, dann kann ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) für die Zylindergruppen 3, 4 in jedem Steuer/Regelzyklus, d.h. ein Sollwert für die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T(k) oder dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus, wie folgt, bestimmt werden:
    Es wird angenommen, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 von den Zylindergruppen 3, 4 gemeinsam genutzt wird, und dass die Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD und dem Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE (KCMD – FLAF/BASE) durch kcmd repräsentiert wird (die Differenz kcmd wird im Folgenden als "Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd" bezeichnet). Wie durch die folgende Gleichung (4) angezeigt ist, dienen Zeitreihendaten des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd, wenn sie durch den Filterprozess gemäß der rechten Seite der Gleichung (3) verarbeitet werden, als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus: kcmd/t(k) = A1·kcmd(k – dD) + A2·kcmd(k – dD – 1) + B1·kcmd(k) + B2·kcmd(k – 1) (4)
  • Wenn einmal der Wert des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmt ist, kann deshalb ein Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in jedem Steuer/Regelzyklus ausgehend von dem Wert des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t(k) gemäß der Gleichung (4) bestimmt werden, und daher kann ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) (= kcmd(k) + FLAF/BASE) für die Zylindergruppen 3, 4 bestimmt werden.
  • Insbesondere abhängig davon, ob die Differenz dD zwischen der Abgassystem-Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Abgassystem- Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 (dD = dA – dB, im Folgenden als "Abgassystem-Totzeitdifferenz dD der Zylindergruppe" bezeichnet) dD = 0 oder dD > 0 ist, kann ein Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß den Gleichungen (5), (6) bestimmt werden:
  • Figure 00560001
  • Deshalb kann ein Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in jedem Steuer/Regelzyklus ausgehend von dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/d(k), welches in dem Steuer/Regelzyklus bestimmt wird, und ausgehend von den Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen kcmd(k – dD), kcmd(k – dD – 1), kcmd(k – 1) (die Gleichung (5)) oder kcmd(k – a) (die Gleichung (6)) in vergangenen Steuer/Regelzyklen bestimmt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Zylindergruppen-Abgassystem-Totzeitdifterenz dD dD > 0 (z. B. dD = 2). In diesem Fall kann das. Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) für die Zylindergruppen 3, 4 entsprechend dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelyzklus gemäß der Gleichung (5) bestimmt werden.
  • Das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t entspricht den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten und das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd entspricht den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  • Zum Bestimmen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Modell, welches das Verhalten eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ausdrückt, um nicht nur die Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18, sondern auch die Totzeit eines Systems zu kompensieren, welches die Kraftstoffzufuhr-Steuer/Regeleinrichtung 16 und den Motor 1 umfasst, d.h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem, im Voraus, wie folgt, aufgebaut: Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem ist ein System zum Erzeugen der Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 ausgehend von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD und weist eine Totzeit in einem niedrigen Drehzahlbereich des Motors 1 auf. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem weist grundsätzlich Ansprechverzögerungseigenschaften wegen des Motors 1 auf. Jedoch kann die Wirkung, die der Motor 1 hinsichtlich der Ansprechverzögerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems aufweist, durch einen Steuer/Regelprozess der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 kompensiert werden, deren Details später beschrieben werden.
  • Es wird angenommen, dass die Totzeit, bis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD in jedem Steuer/Regelzyklus in der Ausgabe KACT/A des LAF-Sensors 13 wiedergegeben wird (im Folgenden als "Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 3" bezeichnet), und dass die Totzeit, bis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD in jedem Steuer/Regelzyklus in der Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14 wiedergegeben wird (im Folgenden als "Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 4" bezeichnet), im Wesentlichen einander gleich sind und einen gleichen Wert (durch die Anzahl von Steuer/Regelzyklen repräsentiert) d2 aufweisen. Basierend auf der obigen Annahme kann das Verhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ausgedrückt werden, indem das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd und die Differenzialausgaben kact/a, kact/b der LAF-Sensoren 13, 14 gemäß der folgenden Gleichung (7) verwendet werden: kact/a(k) = kact/b(k) = kcmd(k – d2) (7)
  • Indem die Gleichung (7) auf die Gleichung (3) angewendet wird und indem die Gleichung (4) verwendet wird, kann die folgende Gleichung (8) erhalten werden: kact/t(k) = kcmd/t(k – d2) (8)
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 3 und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 4 können im Wesentlichen einander angeglichen werden, oder insbesondere die Differenz zwischen diesen Totzeiten kann innerhalb einer Periode der Steuer/Regelzyklen der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 gehalten werden, indem die Positionen angepasst werden, in welchen die LAF-Sensoren 13, 14 eingebaut sind.
  • Wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 3 und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 4 im Wesentlichen einander angeglichen werden, wie oben beschrieben ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Modell, welches das Verhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ausdrückt, gemäß der Gleichung (8) bestimmt.
  • Das heißt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem wird als ein System zum Erzeugen des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t als die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 mit der Totzeit d2 ausgehend von dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t ausgedrückt, anders ausgedrückt als ein System, bei welchem das tatsächliche Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k – d2) vor der Totzeit d2 gleich ist.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 3 und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit der Seite der Zylindergruppe 4 sind länger, wenn die Drehzahl der Maschine 1 höher ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wert der Totzeit d2 in der Gleichung (8) auf einen tatsächlichen Wert der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit bei einer Leerlaufdrehzahl des Motors 1 voreingestellt oder auf einen vorbestimmten Wert (z.B. d2 = 3) voreingestellt, welcher etwas länger ist als der tatsächliche Wert der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationstotzeit bei einer Leerlaufdrehzahl.
  • Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 bestimmt sequenziell in jedem Steuer/Regelzyklus das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t (die Steuer/Regeleingabe zu dem äquivalenten Abgassystem 18), welches notwendig ist, um die Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 zu "0" zu konvergieren, d.h. um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, und zwar gemäß einem Algorithmus, welcher auf Grundlage des Modells des äquivalenten Abgassystems 18, des Modells des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems und des Filterprozesses vom Typ des gemischten Modells aufgebaut ist. Zum Bestimmen des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t kompensiert die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 Veränderungen der Verhaltenseigenschaften des äquivalenten Abgassystems 18, der Ansprechverzögerung und Datenzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 und der Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems. Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 bestimmt dann sequenziell in jedem Steuer/Regelzyklus das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd für die Zylindergruppen 3, 4 und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, ausgehend von dem bestimmten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, und gibt das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD an die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16.
  • Um den obigen Prozess auszuführen, weist die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung eine funktionelle Anordnung auf, wie sie in 4 gezeigt ist.
  • Insbesondere hat die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 Subtraktionseinrichtungen 19, 20 zum Subtrahieren des Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses FLAF/BASE von den Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14, um die Differenzialausgaben kact/a, kact/b zu bestimmen, ein erstes Filter 21 (erstes Filtermittel), um den Filterprozess zu bewirken, welcher durch die Gleichung (3) hinsichtlich der Differenzialausgaben kact/a, kact/b repräsentiert wird, um das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t zu bestimmen, und eine Subtraktionseinrichtung 22 zum Subtrahieren des Sollwerts VO2/TARGET von der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12, um die Differenzialausgabe VO2 sequenziell zu bestimmen.
  • Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 weist ebenso eine Identifizierungseinrichtung 23 (Identifizierungsmittel) zum sequenziellen Bestimmen identifizierter Werte a1 hat, a2 hat, b1 hat der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 (im Folgenden als "identifizierte Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat" bezeichnet) auf, welche Parameter des Modells (die Gleichung (1)) des äquivalenten Abgassystems 18 sind, die eingestellt werden sollen.
  • Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 weist weiterhin eine Schätzeinrichtung 24 (zweites Schätzmittel) auf zum sequenziellen Bestimmen eines geschätzten Werts VO2 bar der Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12 (im Folgenden als "geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar" bezeichnet) als Daten, welche einen geschätzten Wert der Ausgabe VO2/OUT von dem O2-Sensor 12 nach einer Gesamt-Totzeit d (= d1 + d2) repräsentieren, die die Summe der Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 und der Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ist.
  • Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 umfasst ferner eine Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 (Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittl) zum sequenziellen Bestimmen des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t, welches notwendig ist, um die Ausgabe VO2 des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, und zwar gemäß dem Algorithmus eines adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses, welcher ein Regelungsprozess ist.
  • Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 weist ebenfalls eine Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 (Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel) auf zum sequenziellen Bestimmen eines Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd für die Zylindergruppen 3, 4, indem der Berechnungsprozess (Konvertierungsprozess) gemäß der Gleichung (5) an dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t bewirkt wird, welches von der Schiebemodus/Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmt wird, und weist eine Additionseinrichtung 27 zum Addieren des Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses FLAF/BASE zu dem Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd auf, um ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 zu erzeugen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform manipuliert die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 gelegentlich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches tatsächlich in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt wird, indem nicht das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD verwendet wird, welches von der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 bestimmt wird, sondern indem ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird, welches von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD separat bestimmt wird, und zwar abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors 1. Ein Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis, umfassend das oben separat bestimmte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches tatsächlich von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird, um die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Zylindergruppen 3, 4 zu manipulieren, wird im Folgenden als "tatsächlich verwendetes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD" bezeichnet werden. Wie später ausführlich beschrieben werden wird, umfasst die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 weiterhin die folgende funktionelle Anordnung, um das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD in dem Betriebsprozess der Schätzeinrichtung 24 zu reflektieren:
    Die Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 weist eine Subtraktionseinrichtung 28 zum Subtrahieren des Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses FLAF/BASE von dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD auf, welches von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 zugeführt wird, um dadurch ein tatsächlich verwendetes Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd (= RKCMD – FLAF/BASE) sequenziell zu bestimmen, entsprechend dem Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches tatsächlich von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird, und weist einen zweiten Filter 29 (zweites Filtermittel) auf zum Bewirken des Filterprozesses vom selben Typ wie die rechte Seite der Gleichung (3) oder der Gleichung (4) an einem tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t (tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten) als ein Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches eine Grundlage für das tatsächlich verwendete Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd bildet, das tatsächlich von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird.
  • Der Filterprozess, welcher von dem zweiten Filter 29 ausgeführt wird, ist insbesondere durch die unten gegebene Gleichung (9) angegeben, und das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t (k) wird in jedem Steuer/Regelzyklus der Abgassystem- Steuer/regeleinrichtung 15 gemäß der Gleichung (9) bestimmt. rkcmd/t(k) = A1·rkcmd(k – dD) + A2·rkcmd(k – dD – 1) + B1·rkcmd(k) + B2·rkcmd(k – 1) (9)
  • Das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus wird durch den Filterprozess gemäß der Gleichung (9) ausgehend von Zeitreihendaten rkcmd(k), rkcmd(k – 1), rkcmd(k – dD), rkcmd(k – dD – 1) des tatsächlich verwendeten Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd bestimmt, welches dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD entspricht, das von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 vor dem Steuer/Regelzyklus verwendet wird oder verwendet wurde.
  • Das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD(k), welches von der Kraftstoffzufuhr-Steuerlregeleinrichtung 16 in jedem Steuer/Regelzyklus der Abgassystem-Steuerlregeleinrichtung 15 tatsächlich verwendet wird, ist üblicherweise gleich einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k – 1), welches schließlich von der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 in dem vorangehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wird. Somit gilt üblicherweise rkcmd(k) = kcmd(k – 1). Deshalb entspricht das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k), welches in jedem Steuer/Regelzyklus von dem zweiten Filter 29 bestimmt wird, einen vorhergehenden Wert kcmd/t(k – 1) des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmed/t, welches von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmt wird, wie später beschrieben wird (üblicherweise gilt rkcmd/t(k) = kcmd/t(k – 1)).
  • Der Algorithmus einer Verarbeitungssequenz, welche durch die Identifizierungseinrichtung 23, die Schätzeinrichtung 24 und die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 ausgeführt werden soll, ist wie folgt aufgebaut.
  • Die Identifizierungseinrichtung 23 berechnet sequenziell auf einer Echtzeitgrundlage die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat, um einen Modellierungsfehler des Modells des äquivalenten Abgassystems 18 zu minimieren.
  • Die Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt in jedem der Steuer/Regelzyklen der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 den Wert einer Differenzialausgabe VO2(k) des O2-Sensors 12 in dem vorliegenden Steuer/Regelzyklus an dem Modell des äquivalenten Abgassystems 18 (im Folgenden als "identifizierte Differenzialausgabe VO2(k) hat" bezeichnet) gemäß der unten gezeigten Gleichung (10), indem verwendet werden: die Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k – 1) hat, a2(k – 1) hat, b1(k – 1) hat, welche in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wurden (derzeitige Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten), die Daten der vergangenen Werte der Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12, wenn sie von der Subtraktionseinrichtung 22 berechnet werden (genauer gesagt die Differenzialausgabe VO2(k – 1) in einem ersten Steuer/Regelzyklus vor dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus und die Differenzialausgabe VO2(k – 2) in einem zweiten Steuer/Regelzyklus vor dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus), und die Daten eines vergangenen Wertes des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t, wie es von dem ersten Filter 21 berechnet wird (genauer gesagt die Differenzialausgabe kact/t(k – d1 – 1) in einem (d1 + 1)ten Steuer/Regelzyklus vor dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus.
  • Figure 00640001
  • Die Gleichung (10) entspricht der Gleichung (1), welche das Modell des äquivalenten Abgassystems 18 ausdrückt, wenn es um einen Steuer/Regelzyklus in die Vergangenheit verschoben ist, wobei die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 durch die jeweiligen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k – 1) hat, a2(k – 1) hat, b1(k – 1) hat ersetzt sind.
  • Der Wert der Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 in dem dritten Ausdruck der Gleichung (10) repräsentiert einen voreingestellten Wert (konstanter Wert, welcher ein voreingestellter Wert der Abgassystem-Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 ist), wie oben beschrieben ist. In der Gleichung (10) repräsentieren Θ, ξ darin definierte Vektoren, und T repräsentiert eine Transposition.
  • Die Identifizierungsvorrichtung 23 bestimmt ebenso eine Differenz ID/E(k) zwischen der oben identifizierten Differenzialausgabe VO2 hat und der derzeitigen tatsächlichen Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12, wenn sie einen Modellierungsfehler des Modells des äquivalenten Abgassystems gemäß der folgenden Gleichung (11) repräsentiert (die Differenz ID/E wird im Folgenden als "identifizierter Fehler ID/E" bezeichnet):
  • Figure 00650001
  • Die Identifizierungsvorrichtung 23 bestimmt weiterhin neue identifizierte Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat, anders ausgedrückt, einen neuen Vektor θ(k), welcher diese identifizierten Verstärkungskoeffizienten als Elemente aufweist (im Folgenden wird der neue Vektor θ(k) als "identifizierter Verstärkungskoeffizientenvektor θ" bezeichnet), und zwar gemäß einem Algorithmus, um den identifizierten Fehler ID/E zu minimieren (genauer gesagt, den Absolutwert des identifizierten Fehlers ID/E), gemäß der unten gegebenen Gleichung (12).
  • Das heißt, die Identifizierungseinrichtung 23 verändert die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k – 1) hat, a2(k – 1) hat, b1(k – 1) hat, welche in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus durch eine Größe bestimmt wurden, die proportional zu dem identifizierten Fehler ID/E(k) ist, um dadurch die neuen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat zu bestimmen. Θ(k) = Θ(k – 1) + Kp(k)·ID/E(k) (12)wobei Kb(k) einen kubischen Vektor repräsentiert, welcher aus der folgenden Gleichung (13) in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmt wird, und eine Veränderungsrate (Verstärkung) bestimmt, welche von dem identifizierten Fehler ID/E der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat abhängt:
    Figure 00660001
    wobei P(k) eine kubische quadratische Matrix repräsentiert, welche in jedem Steuer/Regelzyklus durch eine rekursive Formel aktualisiert wird, die durch die folgende Gleichung (14) ausgedrückt wird:
    Figure 00660002
    wobei I eine Einheitsmatrix repräsentiert. In der Gleichung (14) repräsentiert ein Anfangswert P(0) der Matrix P(k) eine diagonale Matrix, bei welcher jede diagonale Komponente eine positive Zahl ist, und bei der λ1, λ2 derart errichtet sind, dass sie die Bedingungen 0 < λ1 ≤ 1 und 0 ≤ λ2 < 2 erfüllen.
  • Abhängig davon, wie λ1, λ2 in der Gleichung (14) aufgestellt werden, kann jeder der verschiedenen spezifischen Algorithmen, umfassend ein Verfahren von kleinsten Quadraten, ein Verfahren von gewichteten kleinsten Quadraten, ein Verfahren mit festgelegter Verstärkung, ein Verfahren mit degressiver Verstärkung, ein Verfahren mit festgelegtem Tracing usw. verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird z.B. ein Verfahren von kleinsten Quadraten (λ1 = λ2 = 1) verwendet.
  • Grundsätzlich aktualisiert und bestimmt die Identifizierungseinrichtung 23 sequenziell die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat, um den identifizierten Fehler ID/E gemäß dem obigen Algorithmus zu minimieren (insbesondere die Verarbeitungssequenz eines sequenziellen Verfahrens von kleinsten Quadraten). Durch dieses Verarbeiten ist es möglich, die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat sequenziell zu erhalten, welche mit dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems 18 auf einer Echtzeitbasis übereinstimmen.
  • Der obige Algorithmus ist der Basisalgorithmus, welcher von der Identifizierungseinrichtung 23 ausgeführt wird.
  • Die Schätzeinrichtung 24 bestimmt in jedem Steuer/Regelzyklus die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar sequenziell, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12 nach der Gesamt-Totzeit d (= d1 + d2) ist, um die Wirkung der Totzeit d1 (d1 = 7 in der vorliegenden Ausführungsform) des äquivalenten Abgassystems 18 und die Wirkung der Totzeit d2 (d2 = 3 in der vorliegenden Ausführungsform) des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems für die Berechnung des Soll-Kombiniertes-Difterenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t mit der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 zu kompensieren, wie später ausführlich beschrieben wird.
  • Ein Algorithmus zum Bestimmen der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar des O2-Sensors ist basierend auf dem Modell des äquivalenten Abgassystems 18, welches gemäß der Gleichung (1) ausgedrückt ist, und auf dem Modell des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems aufgebaut, welches gemäß der Gleichung (8) ausgedrückt ist, wie folgt, aufgebaut:
    Wenn die Gleichung (8) auf die Gleichung (1) angewendet wird, wird die folgende Gleichung (15) erhalten: VO2(k + 1) = a1·VO2(k) + a2·VO2(k – 1) + b1·kcmd/t(k – d) (15) wobei d = d1 + d2.
  • Die Gleichung (15) drückt mit einem diskreten Zeitsystem das Verhalten eines Systems aus, welches eine Kombination aus dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem, das als ein lediglich aus Totzeitelementen bestehendes System betrachtet wird, welches, und dem äquivalenten Abgassystem ist.
  • Indem die Gleichung (15) verwendet wird, kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2(k + d) des O2-Sensors 12 nach der Gesamt-Totzeit d in jedem Steuer/Regelzyklus ist, unter Verwendung von Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k – 1) der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 und Zeitreihendaten kcmd/t(k – j) (j = 1, 2, ..., d) der vergangenen Werte der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12, gemäß der folgenden Gleichung (16) ausgedrückt werden:
    Figure 00680001
    wobei
  • α1
    = das Element von Ad der ersten Reihe, der ersten Spalte
    α2
    = das Element von Ad der ersten Reihe, der zweiten Spalte
    βj
    = das Element von Aj–1 × B der ersten Reihe, der ersten Spalte
  • Figure 00680002
  • In der Gleichung (16) repräsentieren "α1 ", "α2" das Element der ersten Reihe und der ersten Spalte bzw. das Element der ersten Reihe und der zweiten Spalte der d-ten Potenz Ad (d; totale Totzeit) der Matrix A, welche bezogen auf die Gleichung (16), wie oben beschrieben, definiert ist, und "βj" (j = 1, 2, ..., d) repräsentiert die Elemente der ersten Reihe des Produkts Aj–1 × B der (j – 1)ten Potenz Aj–1 (j = 1, 2, ..., d) der Matrix A und des Vektors B, welche, wie oben beschrieben, bezogen auf die Gleichung (16) definiert sind.
  • Von den Zeitreihendaten der vergangenen Werte des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t gemäß der Gleichung (16) können die Zeitreihendaten kcmd/t(k – d2), kcmd/t(k – d2 – 1), ..., kcmd/t(k – d) vor der Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Manipulationssystems jeweils durch Daten kact/t(k), kact/t(k – 1), ..., kact/t(k – d + d2) vor dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t ersetzt werden, welches von dem ersten Filter 21 gemäß der Gleichung (8) berechnet wird (das Modell des Luft-Kraftstoff-Manipulationssystems). Wenn die Zeitreihendaten somit ersetzt werden, wird die folgende Gleichung (17) erhalten:
  • Figure 00690001
  • Die Zeitreihendaten kcmd/t(k – 1), ..., kcmd/t(k – d2 + 1) der vergangenen Werte des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t gemäß der Gleichung (17) entsprechen grundsätzlich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Kraftstoffzufuhr-Steuerlregeleinrichtung 16 verwendet wird, um die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Zylindergruppen 3, 4 des Motors 1 manipulieren. Wie später beschrieben wird, kann die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 ein weiteres Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD verwenden, welches von der Abgassystem-Steuer/regeleinrichtung 15 bestimmt wird, um die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Zylindergruppen 3, 4 zu bestimmen. In diesem Fall wird das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmt wird, nicht bei der Manipulation der tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Zylindergruppen 3, 4 wiedergegeben.
  • Wie oben beschrieben ist, entspricht das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k), welches sequenziell in jedem Steuer/Regelzyklus von dem zweiten Filter 29 bestimmt wird, dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k – 1), welches in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmt wird, wie später beschrieben wird (üblicherweise gilt rkcmd/t(k) = kcmd/t(k – 1)).
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden Zeitreihendaten rkcmd/t(k), ..., rkcmd/t(k – d2 + 2) des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t, welches von dem zweiten Filter 29 sequenziell bestimmt wird, anstelle der Zeitreihendaten kcmd/t(k – 1), ..., kcmd/t (k – d2 + 1) der vergangenen Werte des Soll-Kombiniertes-Difterenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t gemäß der Gleichung (17) verwendet. Für einen derartigen Datenersatz kann die Gleichung (17) in die folgende Gleichung (18) umgeschrieben werden:
  • Figure 00700001
  • Die Gleichung (18) wird von der Schätzeinrichtung 24 verwendet, um die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar in jedem Steuer/Regelzyklus zu berechnen. Insbesondere in der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Schätzeinrichtung 24 in jedem Steuer/Regelzyklus die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar gemäß der Gleichung (18), indem verwendet werden: die Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k – 1) der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12, die Zeitreihendaten rkcmd(k – j + 1) (j = 1, ..., d2 – 1) des derzeitigen und des vergangenen Werts des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd, welches von dem zweiten Filter 29 als dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechend bestimmt wird, das von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 tatsächlich verwendet wird, und die Zeitreihendaten kact/t(k + d2 – i) (i = d2, ..., d) des derzeitigen und des vergangenen Werts des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t, welches von dem ersten Filter 21 als dem erfassten Wert des Kombiniertes-Luft-Kraftstoff- Verhältnisses KACT/T entsprechend bestimmt wird.
  • Die Koeffizienten α1, α2 und β(j) (j = 1, 2, ..., d), welche benötigt werden, um die Gleichung (18) zu berechnen, werden gemäß der Definition berechnet, welche bezogen auf die Gleichung (16) gegeben ist, und zwar ausgehend von den jüngsten Werten (die Werte, welche in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus bestimmt werden) der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat, welche von der Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt werden. Die Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 und die Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems, welche notwendig sind, um die Gleichung (18) zu berechnen, sind die Werte, welche, wie oben beschrieben, aufgestellt sind.
  • Die obige Verarbeitungssequenz ist der Basisalgorithmus, welcher von der Schätzeinrichtung 24 ausgeführt wird.
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 wird unten ausführlich beschrieben werden.
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmt sequenziell in jedem Steuer/Regelzyklus das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als eine Steuer/Regeleingabe, welche dem äquivalenten Abgassystem 18 gegeben werden soll, um die VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, d.h. damit die Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 zu "0" konvergiert wird, und zwar gemäß dem Algorithmus eines adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses, welcher ein adaptives Steuer/Regelgesetz (adaptiver Algorithmus) umfasst, um die Wirkung einer Störung bei einem normalen Schiebemodus-Steuer/Regelprozess zu minimieren. Der Algorithmus zum Ausführen des adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses ist wie folgt aufgebaut:
    Eine Schaltfunktion, welche für den Algorithmus des adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses notwendig ist, der von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 ausgeführt wird, und einer Hyperebene, welche durch die Schaltfunktion definiert wird (auch als Schlupfebene bezeichnet), werden unten als Erstes beschrieben werden.
  • Gemäß einem Grundkonzept des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses, welcher von der Schiebmodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 ausgeführt wird, sind eine Zustandsgröße, welche gesteuert/geregelt werden soll (gesteuerte/geregelte Größe), die Zeitreihendaten der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12, und eine Schaltfunktion σ für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess ist gemäß der folgenden Gleichung (19) definiert: σ(k) = s1·VO2(k) + s2·VO2(k – 1) = S·X (19)wobei
  • Figure 00720001
  • Die Schaltfunktion σ ist durch eine lineare Funktion definiert, welche als Komponenten eine Mehrzahl (zwei in dieser Ausführungsform) von Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k – 1) vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 aufweist, d.h. eine lineare Kombination der Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k – 1), genauer gesagt, Differenzialausgaben VO2(k), VO2(k – 1) in dem derzeitigen und dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus. Der Vektor X, welcher in der Gleichung (19) als ein Vektor definiert ist, der die Differenzialausgaben VO2(k), VO2(k – 1) als seine Komponenten aufweist, wird im Folgenden als eine Zustandsgröße X bezeichnet werden.
  • Die Koeffizienten s1, s2, relativ zu den Komponenten VO2(k), VO2(k – 1) der Schaltfunktion σ, werden im Voraus auf Werte eingestellt, um die Bedingung der folgenden Gleichung (20) zu erfüllen:
    Figure 00730001
    (wenn s1 = 1, –1 < s2 < 1).
  • In der vorliegenden Ausführungsform, ist der Koeffizient s1 um der Kürze willen auf s1 = 1 (s2/s1 = s2) eingestellt, und der Koeffizient s2 (konstanter Wert) ist derart aufgestellt, dass er die Bedingung: –1 < s2 < 1 erfüllt.
  • Wenn die Schaltfunktion σ somit definiert ist, wird die Hyperebene für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess durch die Gleichung σ = 0 definiert. Da die Zustandsgröße X zweiten Grades ist, ist die Hyperebene σ = 0 durch eine gerade Linie repräsentiert, wie in 5 gezeigt ist. Zu dieser Zeit wird die Hyperebene auch eine Schaltlinie bezeichnet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden die Zeitreihendaten der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar, welche durch die Schätzeinrichtung 24 bestimmt wird, tatsächlich als die Komponenten der Schaltfunktion verwendet, wie später beschrieben ist.
  • Der adaptive Schiebemodus-Steuer/Regelprozess, welcher von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 ausgeführt wird, dient dazu, die Zustandsgröße X(VO2(k), VO2(k – 1)) auf die Hyperebene σ = 0 zu konvergieren, und zwar gemäß einem Reaching-Steuer/regelgesetz, welches ein Steuer/Regelgesetz zum Konvergieren der Zustandsgröße X auf die Hyperebene σ = 0 ist, d.h. zum Konvergieren des Werts der Schaltfunktion σ zu "0", und gemäß einem adaptiven Steuer/Regelgesetz (adaptiver Algorithmus), welches ein Steuer/Regelgesetz zum Kompensieren der Wirkung einer Störung beim Konvergieren der Zustandsgröße X auf die Hyperebene σ = 0 ist (Modus 1 in 5). Während die Zustandsgröße X auf die Hyperebene σ = 0 gemäß einer äquivalenten Steuer/Regeleingabe konvergiert wird (Halten des Werts der Schaltfunktion σ bei "0"), wird die Zustandsgröße X zu einem ausgeglichenen Punkt auf der Hyperebene σ = 0 konvergiert, wo VO2(k) = VO2(k – 1) = 0 gilt, d.h. zu einem Punkt, wo Zeitreihendaten VO2/OUT (k), VO2/OUT(k – 1) der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 gleich dem Sollwert VO2/TARGET sind (Modus 2 in 5).
  • Bei dem normalen Schiebemodus-Steuer/Regelprozess wird das adaptive Steuer/Regelgesetz in dem Modus 1 weggelassen, und die Zustandsgröße X wird auf die Hyperebene σ = 0 lediglich gemäß dem Reaching-Steuer/regelgesetz konvergiert.
  • Das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd, welches von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 erzeugt werden soll, um die Zustandsgröße X zu dem ausgeglichenen Punkt auf der Hyperebene σ = 0 zu konvergieren, wird ausgedrückt als die Summe einer äquivalenten Steuer/Regeleingabe Ueq, welche eine Eingabekomponente ist, die auf das äquivalente Abgassystem 18 gemäß dem Steuer/Regelgesetz angewendet werden soll, um die Zustandsgröße X auf die Hyperebene σ = 0 zu konvergieren, einer Eingangskomponente Urch (im Folgenden als "Reaching-Steuer/regelgesetzeingabe Urch" bezeichnet), die auf das äquivalente Abgassystem 18 gemäß dem Reaching-Steuer/regelgesetz angewendet werden soll, und eine Eingabekomponente Uadp (im Folgenden als "adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp" bezeichnet), die auf das äquivalente Abgassystem 18 gemäß dem adaptiven Steuer/Regelgesetz angewendet werden soll (siehe die folgende Gleichung (21)). kcmd/t(k) = Ueq(k) + Urch(k) + Uadp(k) (21)
  • Die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, die Reaching-Steuer/regelgesetzeingabe Urch und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp werden auf Grundlage der Gleichung (15) bestimmt, welche das durch die Gleichung (1) ausgedrückte Modell des äquivalenten Abgassystems 18, und das durch die Gleichung (8) repräsentierte Modell des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems wie folgt kombiniert aufweist:
    Die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, welche eine Eingabekomponente ist, die auf das äquivalente Abgassystem 18 angewendet werden soll, um die Zustandsgröße X auf die Hyperebene σ = 0 zu konvergieren (Halten des Werts der Schaltfunktion σ bei "0"), ist das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches die Bedingung erfüllt: σ(k + 1) = σ(k) = 0. Wenn die Gleichungen (15), (19) verwendet werden, ist die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, welche die obige Bedingung erfüllt, durch die folgende Gleichung (22) gegeben:
  • Figure 00750001
  • Die Gleichung (22) ist eine Basisformel zum Bestimmen der äquivalenten Steuer/Regeleingabe Ueq(k) in jedem Steuer/Regelzyklus.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch grundsätzlich gemäß der folgenden Gleichung (23) bestimmt:
  • Figure 00750002
  • Insbesondere wird die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch(k) in jedem Steuer/Regelzyklus proportional zu dem Wert der Schaltfunktion σ(k + d) nach der Gesamt-Totzeit d hinsichtlich der Gesamt-Totzeit d bestimmt.
  • Der Koeffizient F in der Gleichung (22) ist derart eingestellt, dass er die Bedingung erfüllt, welche durch die folgende Gleichung (24) ausgedrückt ist: 0 < F < 2 (24)(vorzugsweise 0 < F < 1).
  • Die bevorzugte Bedingung, welche durch die Gleichung (24) ausgedrückt ist, ist eine Bedingung, welche bevorzugt wird, um zu verhindern, dass der Wert der Schaltfunktion σ schwingende (sogenanntes Flattern) bezogen auf "0" schwankt.
  • Die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp wird grundsätzlich gemäß der folgenden Gleichung (25) bestimmt (δT in der Gleichung (25) repräsentiert die Periode (konstanter Wert) der Steuer/Regelzyklen der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15):
  • Figure 00760001
  • Die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp(k) in jedem Steuer/Regelzyklus wird proportional zu einem integrierten Wert (welche einem Integral der Werte der Schaltfunktion δ entspricht) über Steuer/Regelzyklen des Produkts von Werten der Schaltfunktion δ bis nach der Gesamt-Totzeit d und der Periode δT der Steuer/Regelzyklen hinsichtlich der Gesamt-Totzeit d bestimmt.
  • Der Koeffizient G (welcher die Verstärkung des adaptiven Steuer/Regelgesetzes bestimmt) in der Gleichung (25) ist derart eingestellt, dass er die Bedingung der folgenden Gleichung (26) erfüllt:
  • Figure 00760002
  • Ein spezifischer Prozess von Ableitungsbedingungen zum Aufstellen der Gleichungen (24), (26) ist ausführlich in der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 11-93741 oder in dem US-Patent mit der Nummer 6.082.099 beschrieben und wird unten nicht ausführlich beschrieben werden.
  • Das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 als eine Steuer/Regeleingabe erzeugt wird, die dem äquivalenten Abgassystem 18 gegeben werden soll, kann grundsätzlich als die Summe (Ueq + Urch + Uadp) der äquivalenten Steuer/Regeleinabe Ueq, der Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch und der adaptiven Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp bestimmt werden, welche gemäß der jeweiligen Gleichungen (22), (23), (25) bestimmt werden. Die Differenzialausgaben VO2(k + d), VO2(k + d – 1) des O2-Sensors 12 und der Wert σ(k – d) der Schaltfunktion σ usw., welche in den Gleichungen (22), (23), (25) verwendet werden, können jedoch nicht direkt erhalten werden, da sie Werte in der Zukunft sind.
  • Deshalb verwendet die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 die geschätzten Differenzialausgaben VO2(k + d) bar, VO2(k + d – 1) bar, welche von der Schätzeinrichtung 24 bestimmt werden, anstelle der Differenzialausgaben VO2(k + d), VO2(k + d – 1), welche notwendig sind, um die Gleichung (22) zu berechnen, und berechnet die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq(k) in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß der folgenden Gleichung (27):
  • Figure 00770001
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet weiterhin die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 tatsächlich Zeitreihendaten der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar, welche von der Schätzeinrichtung 24 sequenziell bestimmt werden, wie oben beschrieben ist, als eine zu steuernde/regelnde Zustandsgröße. Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 definiert eine Schaltfunktion σ bar gemäß der folgenden Gleichung (28) (die Schaltfunktion σ bar entspricht Zeitreihendaten der Differenzialausgabe VO2 in der Gleichung (19), welche durch Zeitreihendaten der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar ersetzt werden), anstelle der Schaltfunktion σ, welche durch die Gleichung (19) definiert ist: σ(k) = s1 – VO2(k) + s2·VO2(k – 1) (28)
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 berechnet die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch(k) in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß der folgenden Gleichung (29) unter Verwendung des Werts der Schaltfunktion σ bar, welche durch die Gleichung (28) repräsentiert wird, anstelle des Werts der Schaltfunktion σ zum Bestimmen der Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch gemäß der Gleichung (23):
  • Figure 00780001
  • Auf ähnliche Weise berechnet die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp(k) in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß der folgenden Gleichung (30) unter Verwendung des Werts der Schaltfunktion σ bar, welche durch die Gleichung (23) repräsentiert wird, anstelle des Werts der Schaltfunktion σ zum Bestimmen der adaptiven Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp gemäß der Gleichung (25):
  • Figure 00780002
  • Die jüngst identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat, welche von der Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt wurden, werden grundsätzlich als die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 verwendet, welche notwendig sind, um die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp gemäß den Gleichungen (27), (29), (30) zu berechnen.
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung (25) bestimmt die Summe der äquivalenten Steuer/Regeleingabe Ueq, der Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch und der adaptiven Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp, welche gemäß den Gleichungen (27), (29), (30) bestimmt werden, als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t (siehe Gleichung (21)). Die Bedingungen zum Errichten der Koeffizienten s1, s2, F, G, welche in den Gleichungen (27), (29), (30) verwendet werden, sind wie oben beschrieben.
  • Das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung bestimmt wie oben beschrieben wird, ist eine Steuer/Regeleingabe, welche an das äquivalente Abgassystem 18 gegeben werden soll, um die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar von dem O2-Sensor 12 zu "0" zu konvergieren und folglich um die Ausgabe VO2/OUT von dem O2-Sensor 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren.
  • Der obige Prozess ist ein Basisalgorithmus zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Differenzialausgabe kcmd/t in jedem Steuer/Regelzyklus durch die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 wird unten beschrieben werden.
  • Wie in 6 gezeigt ist, weist die Kraftstoffzufuhr-Steuerlregeleinrichtung 16 als ihre Hauptfunktionen auf: eine Basiskraftstoffeinspritzmengen-Berechnungseinrichtung 30 zum Bestimmen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, welche in den Motor 1 eingespritzt werden soll, eine Erster-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinrichtung 31 zum Bestimmen eines ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL, um die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim zu korrigieren, und eine Zweiter-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinrichtung 32 zum Bestimmen eines zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM, um die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim zu korrigieren.
  • Die Basiskraftstoffeinspritzmengen-Berechnungseinrichtung 30 bestimmt eine Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffzufuhrmenge) aus der Drehzahl NE und dem Einlassdruck PB des Motors 1 unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds, und korrigiert die vorbestimmte Referenzkraftstoffeinspritzmenge abhängig von dem effektiven Öffnungsbereich eines (nicht gezeigten) Drosselventils des Motors 1, wodurch eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim berechnet wird.
  • Der erste Korrekturkoeffizient KTOTAL, welcher von der ersten Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung 31 bestimmt wird, dient dazu, die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim hinsichtlich eines Abgasrückführungsverhältnisses des Motors 1 zu korrigieren, d.h. des Anteils eines Abgases, welches in einem Luft-Kraftstoff-Gemisch enthalten ist, das in den Motor 1 eingeführt wird, einer Menge an gespültem Kraftstoff, welcher dem Motor 1 zugeführt wird, wenn ein (nicht gezeigter) Kanister gespült wird, einer Abkühltemperatur, einer Einlasstemperatur usw. des Motors 1.
  • Der zweite Korrekturkoeffizient KCMDM, welcher von der Zweiter-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinrichtung 32 bestimmt wird, dient dazu, die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim hinsichtlich der Ladeeffizienz eines Luft-Kraftstoff-Gemisches aufgrund des Abkühleffekts von in den Motor 1 abhängig von einem von der Abgassystemsteuerlregeleinrichtung 15 erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD fließenden Kraftstoff zu korrigieren.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuerlregeleinrichtung 16 korrigiert die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM, indem die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM multipliziert wird, womit eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl für den Motor 1 erzeugt wird.
  • Die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, der erste Korrekturkoeffizient KTOTAL und der zweite Korrekturkoeffizient KCMDM werden von den Zylindergruppen 3, 4 des Motors 1 gemeinsam genutzt. Spezifische Details von Prozessen zum Berechnen der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, des ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und des zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM sind ausführlich in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 5-79374 oder in dem U.S.-Patent mit der Nummer 5.253.630 offenbart, und werden unten nicht beschrieben werden.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 weist zusätzlich zu den obigen Funktionen ebenso eine Regelungseinrichtung 33 (Regelungsmittel) zum Anpassen einer Kraftstoffeinspritzmenge für die Zylindergruppe 3 gemäß einem Regelungsprozess auf, um das Ausgabesignal KACT/A (der erfasste Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Zylindergruppe 3) des der Zylindergruppe 3 zugeordneten LAF-Sensors 13 zu dem von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 sequenziell erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin zu konvergieren. Sie weist weiterhin eine Regelungseinrichtung 34 (Regelungsmittel) zum Anpassen einer Kraftstoffeinspritzmenge für die Zylindergruppe 4 gemäß einem Regelungsprozess auf, um das Ausgabesignal KACT/B (der erfasste Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Zylindergruppe 4) des der Zylindergruppe 4 zugeordneten LAF-Sensors 14 zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin zu konvergieren.
  • Da Steuer/Regelprozesse, welche von den Regelungseinrichtungen 33, 34 ausgeführt werden, identisch sind, wird beispielsweise lediglich der Steuer/Regelprozess, welcher von der der Zylindergruppe 4 zugeordneten Regelungseinrichtung 34 ausgeführt wird, unten beschrieben werden.
  • Die Regelungseinrichtung 34 umfasst eine allgemeine Regelungseinrichtung 35 zum Steuern/Regeln eines Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für die gesamte Zylindergruppe 4 und eine lokale Regelungseinrichtung 36 zum Regeln eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden der Zylinder der Zylindergruppe 4.
  • Die allgemeine Regelungseinrichtung 35 bestimmt sequenziell einen Regelungskorrekturkoeffizienten KFB, um die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl derart zu bestimmen (indem die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl multipliziert wird), dass das Ausgabesignal KACT/B von dem LAF-Sensor 14 zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin konvergiert wird.
  • Die allgemeine Regelungseinrichtung 35 umfasst eine PID-Steuer/Regeleinrichtung 37 zum Erzeugen einer regelungsmanipulierten Variablen KLAF als dem Regelungskorrekturkoeffizienten KFB, und zwar abhängig von der Differenz zwischen dem Ausgabesignal KACT/B von dem LAF-Sensor 14 und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD gemäß einem bekannten PID-Steuer/Regelprozess, und umfasst eine adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 (durch "STR" in 6 angezeigt) zum adaptiven Bestimmen einer Regelungs-manipulierten Variablen KSTR zum Bestimmen des Regelungskorrekturkoeffizienten KFB hinsichtlich Veränderungen bei Betriebsbedingungen des Motors 1 oder Eigenschaftsveränderungen desselben von dem Ausgabesignal KACT/B von dem LAF-Sensor 14 und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Regelungs-manipulierte Variable KLAF, welche von der PID-Steuer/Regeleinrichtung 37 erzeugt wird, "1" und kann dann direkt als der Regelungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden, wenn das Ausgabesignal KACT/B (das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindergruppe 4) von dem LAF-Sensor 14 gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ist. Die Regelungs-manipulierte Variable KSTR, welche von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 erzeugt wird, wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, wenn das Ausgabesignal KACT/B von dem LAF-Sensor 14 gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ist. Eine Regelungs-manipulierte Variable kstr (= KSTR/KCMD), welche erzeugt wird, indem die Regelungs-manipulierte Variable KSTR durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD mit einer Divisionseinrichtung 39 geteilt wird, kann als der Regelungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden.
  • Die Regelungs-manipulierte Variable KLAF, welche von der PID- Steuer/Regeleinrichtung 37 erzeugt wird, und die Regelungs-manipulierte Variable kstr, welche erzeugt wird, indem die Regelungs-manipulierte Variable KSTR von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD geteilt wird, werden von einer Schalteinrichtung 40 nacheinander ausgewählt. Eine Ausgewählte aus der Regelungs-manipulierten Variablen KLAF und der Regelungs-manipulierten Variablen kstr wird als der Regelungskorrekturkoeffizient KFB verwendet. Die Soll-Luft-Kraftstoff-Einspritzmenge Tcyl wird korrigiert, indem sie mit dem Regelungskorrekturkoeffizienten KFB multipliziert wird. Details der allgemeinen Regelungseinrichtung 35 (insbesondere der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38) werden später beschrieben werden.
  • Die lokale Regelungseinrichtung 36 umfasst eine Beobachtungseinrichtung 41 zum Schätzen von realen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen #nA/F (n = 1, 2, 3) der jeweiligen Zylinder der Zylindergruppe 4 aus dem Ausgabesignal KACT/B von dem LAF-Sensor 14, und umfasst eine Mehrzahl von PID-Steuer/Regeleinrichtungen 42 (so viele wie die Anzahl der Zylinder der Zylindergruppe 4) zum Bestimmen von jeweiligen Regelungskorrekturkoeffizienten #nKLAF für Kraftstoffeinspritzmengen für die Zylinder aus den jeweiligen realen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen #nA/F, welche von der Beobachtungseinrichtung 41 geschätzt wird, gemäß einem PID-Regelungsprozess, und zwar um Schwankungen der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Zylinder zu beseitigen.
  • Kurz gesagt, schätzt die Beobachtungseinrichtung 41 ein reales Luft-Kraftstoff-Verhältnis #nA/F von jedem der Zylinder wie folgt: Ein System von dem Motor 1 zu dem LAF-Sensor 14 (wo die Abgase von den Zylindern der Zylindergruppe 4 kombiniert werden) wird als ein System betrachtet, welches ein von dem LAF-Sensor 14 erfasstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus einem realen Luft-Kraftstoff-Verhältnis #nA/F jeder der Zylinder erzeugt, und ist modelliert hinsichtlich einer Erfassungsansprechverzögerung des LAF-Sensors 14 (z.B. eine Verzögerung erster Ordnung) und einem chronologischen Beitrag des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses jeder der Zylinder des Motors 1 zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches von dem LAF-Sensor 14 erfasst wird. Basierend auf dem modellierten System wird ein reales Luft-Kraftstoff-Verhältnis #nA/F jeder der Zylindergruppen ausgehend von dem Ausgabesignal KACT/B von dem LAF-Sensor 14 geschätzt.
  • Details der Beobachtungseinrichtung 41 sind z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 7-83094 oder in dem U.S.-Patent mit der Nummer 5.531.208 offenbart und werden unten nicht beschrieben werden.
  • Jede der PID-Steuer/Regeleinrichtungen 42 der lokalen Regelungseinrichtung 36 teilt das Ausgabesignal KACT/B von dem LAF-Sensor 14 durch einen Durchschnittswert der Regelungskorrekturkoeffizienten #nKLAF für alle Zylinder der Zylindergruppe 4, welche von den jeweiligen PID-Steuer/Regeleinrichtungen 42 in einem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt werden, um einen Quotientenwert zu erzeugen, und verwendet den Quotientenwert als ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für den entsprechenden Zylinder. Jede der PID-Steuer/Regeleinrichtungen 42 bestimmt dann einen Regelungskorrekturkoeffizienten #nKLAF in einem derzeitigen Steuer/Regelzyklus, um jede Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem geschätzten Wert des entsprechenden realen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses #nA/F zu beseitigen, welches von der Beobachtungseinrichtung 41 bestimmt wird.
  • Die lokale Regelungseinrichtung 36 multipliziert einen Wert, welcher erzeugt wurde, indem die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl mit dem von der allgemeinen Regelungseinrichtung 35 erzeugten Regelungskorrekturkoeffizienten KFB multipliziert wurde, mit dem Regelungskorrekturkoeffizienten #nKLAF für jeden der Zylinder der Zylindergruppe 4, wodurch eine Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout (n = 1, 2, 3, 4) für jeden der Zylinder der Zylindergruppe 4 bestimmt wird.
  • Die für jeden der Zylinder somit bestimmte Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout wird wegen akkumulierter Kraftstoffpartikel an Einlassrohrwänden des Motors 1 von einer Kraftstoffakkumulierungs-Korrektureinrichtung 43 in der Regelungseinrichtung 34 korrigiert. Die korrigierte Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout wird als ein Befehl für die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden der Zylinder der Zylindergruppe 4, an jede der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (nicht gezeigt) des Motors 1 verwendet, welche Kraftstoff in jeden der Zylinder mit der korrigierten Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout einspritzt.
  • Die Korrektur der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge hinsichtlich der akkumulierten Kraftstoffpartikel an Einlassrohrwänden ist ausführlich z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 8-21273 oder in dem U.S.-Patent mit der Nummer 5.568.799 offenbart, und wird unten nicht ausführlich beschrieben werden.
  • Die allgemeine Regelungseinrichtung 35, insbesondere die adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38, wird weiterhin unten beschrieben werden.
  • Die allgemeine Regelungseinrichtung 35 bewirkt einen Regelungsprozess, um die Ausgabe KACT/B (erfasstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Zylindergruppe 4) von dem LAF-Sensor 14 zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren, wie oben beschrieben ist. Wenn ein derartiger Regelungsprozess lediglich unter der bekannten PID-Steuerung/Regelung ausgeführt werden würde, wäre es schwierig, eine stabile Steuer/Regelbarkeit gegenüber dynamischen Verhaltensveränderungen, umfassend Veränderungen bei Betriebsbedingungen des Motors 1, Eigenschaftsveränderungen wegen Alterns des Motors 1 usw., aufrecht zu erhalten.
  • Die adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 ist eine Steuer/Regeleinrichtung des rekursiven Typs, welche es ermöglicht, einen Regelungsprozess auszuführen, während sie Verhaltensveränderungen des Motors 1 kompensiert. Wie in 7 gezeigt ist, umfasst die adaptive Steuer/Regeleinrichtung 31 eine Parameteranpasseinrichtung 45 zum Errichten einer Mehrzahl von adaptiven Parametern unter Verwendung des Parameter-anpassenden Gesetzes, welches von I.D. Landau u.a. vorgeschlagen wurde, und umfasst eine Manipulierte-Variable-Berechnungseinrichtung 46 zum Berechnen der Regelungs-manipulierten Variablen KSTR unter Verwendung der eingestellten adaptiven Parameter.
  • Die Parameteranpasseinrichtung 45 wird unten beschrieben werden. Gemäß dem Parameter-anpassenden Gesetz, welches von I.D. Landau u.a. vorgeschlagen wurde, wird dann, wenn Polynome des Nenners und des Zählers einer Transferfunktion B(Z–1)/A(Z–1) eines Objekts eines diskreten Systems, welches gesteuert/geregelt werden soll, allgemein jeweils durch unten gegebene Gleichungen (31), (32) ausgedrückt werden, ein von der Parameteranpasseinrichtung 45 eingestellter adaptiver Parameter θ hat(j) (j zeigt die Ordinalzahl eines Steuer/Regelzyklus an), durch einen Vektor (transportierter Vektor) gemäß der unten gegebenen Gleichung (33) repräsentiert. Eine Eingabe ζ (j) zu der Parameteranpasseinrichtung 45 ist durch die unten gegebene Gleichung (34) ausgedrückt. In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Zylindergruppe 4 des Motors 1, welche ein von der allgemeinen Regelungseinrichtung 35 zu steuerndes/regelndes Objekt ist, eine Einrichtung eines Systems erster Ordnung sein soll, welches eine Totzeit dP entsprechend der Zeit von drei Verbrennungszyklen des Motors 1 aufweist, und m = n = 1, dP = 3 in den Gleichungen (31) – (34) gilt, und fünf adaptive Parameter s0, r1, r2, r3, b0 eingestellt werden (siehe 7). In dem oberen und dem mittleren Ausdruck der Gleichung (34) repräsentieren us, ys im Allgemeinen eine Eingabe (manipulierte Variable) zu dem Objekt, welches gesteuert/geregelt werden soll, und eine Ausgabe (gesteuerte/geregelte Variable) von dem Objekt, welches gesteuert/geregelt werden soll. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Eingabe die Regelungs-manipulierte Variable KSTR und die Ausgabe von dem Objekt (die Zylindergruppe 4 des Motors 1) ist die Ausgabe KACT/B (erfasstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis) von dem LAF-Sensor 14, und die Eingabe ζ(j) zu der Parameteranpasseinrichtung 45 wird durch den unteren Ausdruck der Gleichung (34) ausgedrückt (siehe 7).
  • Figure 00870001
  • Der adaptive Parameter θ hat, welcher durch die Gleichung (33) ausgedrückt wird, besteht aus einem Skalargrößenelement b0 hat–1(j) zum Bestimmen der Verstärkung der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38, einem Steuer/Regelelement BR hat(Z–1, j), welches unter Verwendung einer manipulierten Variablen ausgedrückt wird, und einem Steuer/Regelelement S (Z–1, j), welches unter Verwendung einer gesteuerten/geregelten Variablen ausgedrückt wird, die jeweils von den folgenden Gleichungen (35)–(37) ausgedrückt werden (siehe den Block der Manipulierte-Variable-Berechnungseinrichtung 46, welche in 7 gezeigt ist):
    Figure 00870002
    S ^(Z–1, j) = s0 + s1Z–1 + ... + sn–1Z–(n–1) = s0 (37)
  • Die Parameteranpasseinrichtung 45 errichtet Koeffizienten des Skalargrößenelements und der Steuer/Regelelemente, welche oben beschrieben wurden, und führt diese als die adaptiven Parameter θ hat, welche die Gleichung (33) ausgedrückt werden, der Manipulierte-Variable-Berechnungseinrichtung 46 zu. Die Parameteranpasseinrichtung 45 berechnet die adaptiven Parameter θ hat, sodass die Ausgabe KACT/B von dem LAF-Sensor 14 mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmen wird, und zwar unter Verwendung von Zeitreihendaten der Regelungs-manipulierten Variablen KSTR von der Jetztzeit zu der Vergangenheit und der Ausgabe KACT/B von dem LAF-Sensor 14.
  • Insbesondere die Parameteranpasseinrichtung 45 berechnet den adaptiven Parameter θ hat gemäß der folgenden Gleichung (38): θ ^(j) = θ ^(j – 1) + Γ(j – 1)·ζ(j – dP)·e*(j) (38)wobei Γ(j) eine Verstärkungmatrix repräsentiert (deren Grad von m + n + dP angezeigt wird) zum Bestimmen einer Einstellungsrate des adaptiven Parameters θ hat, und e*(j) repräsentiert einen geschätzten Fehler des adaptiven Parameters θ hat. Γ(j) und e*(j) werden jeweils durch die folgenden rekursiven Formeln (39), (40) ausgedrückt:
    Figure 00880001
    wobei D(Z–1) ein asymptotisch stabiles Polynom zum Anpassen der Konvergenz repräsentiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist D(Z–1) = 1.
  • Verschiedene spezifische Algorithmen, umfassend den Algorithmus mit degressiver Verstärkung, den Algorithmus mit variabler Verstärkung, den Algorithmus mit festgelegter Spur und den Algorithmus mit festgelegter Verstärkung, werden abhängig davon erhalten, wie λ1(j), λ2(j) in der Gleichung (39) ausgewählt werden. Für eine zeitabhängige Einrichtung, wie z.B. einen Kraftstoffeinspritzprozess, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder dgl., des Motors 1, ist ein jeder des Algorithmus mit degressiver Verstärkung, des Algorithmus mit variabler Verstärkung, des Algorithmus mit festgelegter Verstärkung und des Algorithmus mit festgelegter Spur geeignet.
  • Unter Verwendung des adaptiven Parameters θ hat (s0, r1, r2, r3, b0), welcher von der Parameteranpasseinrichtung 45 und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD errichtet wird, bestimmt die Manipulierte-Variable-Berechnungseinrichtung 46 die Regelungs-manipulierte Variable KSTR gemäß einer rekursiven Formel, welche durch die folgende Gleichung (41) ausgedrückt wird:
  • Figure 00890001
  • Die in 7 gezeigte Manipulierte-Variable-Berechnungseinrichtung 46, repräsentiert ein Blockdiagramm der Berechnungen gemäß der Gleichung (41).
  • Die Regelungs-manipulierte Variable KSTR, welche gemäß der Gleichung (41) bestimmt wird, wird zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, in soweit als die Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14 mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt. Deshalb wird die Regelungs-manipulierte Variable KSTR durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD durch die Divisionseinrichtung 39 geteilt, um dadurch die regelungsmanipulierte Variable kstr zu bestimmen, welche als der Regelungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden kann.
  • Wie aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich ist, ist die somit aufgebaute adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 eine Steuer/Regeleinrichtung des rekursiven Typs, welche dynamische Verhaltensveränderungen des Motors 1 berücksichtigt, was ein zu steuerndes/regelndes Objekt ist. Anders ausgedrückt ist die adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 eine Steuer/Regeleinrichtung, welche in einer rekursiven Form beschrieben ist, um dynamische Verhaltensveränderungen des Motors 1 zu kompensieren und insbesondere eine Steuer/Regeleinrichtung mit einem adaptiven Parameteranpassungsmechanismus des rekursiven Typs.
  • Eine Steuer/Regeleinrichtung des rekursiven Typs von diesem Typ kann unter Verwendung eines Optimum-Regulators aufgebaut werden. In einem derartigen Fall weist sie jedoch im Allgemeinen keinen Parameteranpassungsmechanismus auf. Die wie oben beschrieben aufgebaute adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 ist geeignet, dynamische Verhaltensveränderungen des Motors 1 zu kompensieren.
  • Die Details der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 sind oben beschrieben worden.
  • Die PID-Steuer/Regeleinrichtung 37, welche zusammen mit der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 in der allgemeinen Regelungseinrichtung 35 bereitgestellt ist, berechnet einen Proportional-Ausdruck (P-Ausdruck), einen Integral-Ausdruck (I-Ausdruck) und einen Derivat-Ausdruck (D-Ausdruck) aus der Differenz zwischen der Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14 und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD und berechnet die Gesamtsumme dieser Ausdrücke als die regelungsmanipulierte Variable KLAF, wie es bei dem allgemeinen PID-Steuer/Regelprozess der Fall ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die regelungsmanipulierte Variable KLAF auf "1" eingestellt, wenn die Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14 mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmt, indem ein Anfangswert des Integral-Ausdrucks (I-Ausdruck) auf "1" eingestellt wird, sodass die regelungsmanipulierte Variable KLAF als der Regelungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden kann, um die Kraftstoffeinspritzmenge direkt zu korrigieren. Die Verstärkungen des Proportional-Ausdrucks, des Integral-Ausdrucks und des Derivat-Ausdrucks werden aus der Drehzahl und dem Einlassdruck des Motors 1 unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds bestimmt.
  • Die Schalteinrichtung 40 der allgemeinen Regelungseinrichtung 35 gibt die regelungsmanipulierte Variable KLAF aus, welche von der PID-Steuer/Regeleinrichtung 37 als der Regelungskorrekturkoeffizient KFB bestimmt wird, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu korrigieren, falls die Verbrennung in dem Motor 1 dazu neigt, instabil zu sein, etwa dann, wenn die Temperatur der Abkühlung des Motors 1 niedrig ist, der Motor 1 mit hoher Drehzahl dreht oder der Einlassdruck niedrig ist, oder wenn die Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14 wegen einer Ansprechverzögerung des LAF-Sensors 14 nicht zuverlässig ist, etwa dann, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD sich stark oder plötzlich verändert, nachdem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelungsprozess begonnen hat, oder falls der Motor 1 äußerst stabil in Betrieb ist, etwa dann, wenn er im Leerlauf ist, und daher kein Steuer/regelprozess mit großer Verstärkung von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 benötigt wird. Anderenfalls gibt die Schalteinrichtung 40 die regelungsmanipulierte Variable kstr, welche erzeugt wird, indem die von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 bestimmte regelungsmanipulierte Variable KSTR durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD geteilt wird, als den Regelungskorrekturkoeffizient KFB zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge aus. Dies ist so, da die adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 einen Steuer/regelprozess mit großer Verstärkung bewirkt und derart funktioniert, dass sie die Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors schnell zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD konvergiert, und dann, wenn die von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 bestimmte regelungsmanipulierte Variable KSTR dann verwendet wird, wenn die Verbrennung in dem Motor 1 instabil ist oder die Ausgabe KACT/B des LAF- Sensors 14 nicht zuverlässig ist, ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelprozess üblicherweise instabil.
  • Ein derartiger Betrieb der Schalteinrichtung 40 ist ausführlich in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 8-105345 oder in dem U.S.-Patent mit der Nummer 5.558.075 offenbart und wird unten nicht ausführlich beschrieben werden.
  • Die obige Anordnung und die Funktionen der Regelungseinrichtung 34, welche der Zylindergruppe 4 zugeordnet ist, sind mit denjenigen der Regelungseinrichtung 33 identisch, welche der Zylindergruppe 3 zugeordnet ist. Die Regelungseinrichtung 33, welche der Zylindergruppe 3 zugeordnet ist, führt exakt denselben Betriebsprozess aus, wie denjenigen der oben beschriebenen Regelungseinrichtung 34, indem die Ausgabe KACT/A des LAF-Sensors 13, welcher der Zylindergruppe 3 zugeordnet ist, verwendet wird, um dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeder der Zylinder der Zylindergruppe 3 zu steuern/regeln.
  • In der obigen Beschreibung der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Abgassystemsteuerlregeleinrichtung 15 zu jeder Zeit erzeugt wird, verwendet, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeder der Zylindergruppen 3, 4 zu steuern/regeln. Insbesondere die zweite Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung 32 und die allgemeine Regelungseinrichtung 35 jeder der Regelungseinrichtungen 33, 34 verwenden das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird, um ihre Verarbeitung auszuführen. Die zweite Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung 32 und die allgemeine Regelungseinrichtung 35 können ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwenden, welches von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis separat bestimmt wird, das von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 sequenziell erzeugt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindergruppe 3, 4 unter bestimmten später beschriebenen Betriebsbedingungen des Motors 1 insbesondere dann zu steuern/regeln, wenn die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 1 gestoppt wird oder das Drosselventil vollständig geöffnet ist. In einem derartigen Fall wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches in dem obigen Steuer/Regelprozess verwendet wird, gezwungenermaßen auf das separat bestimmte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindergruppen 3, 4 zu steuern/regeln. Somit ist eigentlich das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der zweiten Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung 32 und der allgemeinen Regelungseinrichtung 35 für ihre Verarbeitung verwendet wird, das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD (üblicherweise ist RKCMD = KCMD).
  • Ein Betrieb des gesamten Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unten beschrieben werden.
  • Zunächst wird unten ein Steuer/Regelprozess, welcher von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 ausgeführt wird, mit Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben werden.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung führt den Steuer/Regelprozess in Steuer/Regelzyklen synchron mit einer Kurbelwellenwinkelperiode (TDC) des Motors 1 wie folgt aus:
    Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 liest Ausgaben von verschiedenen Sensoren, umfassend Sensoren zum Erfassen der Drehzahl NE und des Einlassdrucks PB des Motors 1, des O2-Sensors 12, der LAF-Sensoren 13, 14 in SCHRITT a.
  • Zu dieser Zeit werden die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12, welche durch die von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 ausgeführte Verarbeitung erforderlich ist, und die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF- Sensoren 13, 14 über die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 an die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 gegeben. Deshalb werden die gelesenen Daten, umfassend die VO2/OUT, KACT/A, KACT/B, umfassend Daten, welche in den vergangenen Steuer/Regelzyklen erhalten wurden, in der Art einer Zeitreihe in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert.
  • Dann korrigiert die Basiskraftstoffeinspritzmengen-Berechnungseinrichtung 30 eine Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der Drehzahl NE und dem Einlassdruck PB des Motors 1 abhängig von dem effektiven Öffnungsbereich des Drosselventils, wodurch eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim in SCHRITT b berechnet wird. Die erste Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung 31 berechnet einen ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL in Abhängigkeit von der Abkühltemperatur und dem Betrag, um welchen der Kanister in SCHRITT c geleert wird.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet, ob das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird, verwendet werden soll oder nicht, d.h. sie bestimmt ein EIN/AUS eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsprozesses, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindergruppe 3, 4 des Motors 1 tatsächlich zu manipulieren, und stellt einen Wert eines Flags f/prism/on ein, welcher EIN/AUS des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsprozesses in SCHRITT d repräsentiert. Wenn der Wert des Flags f/prism/on "0" ist, bedeutet das, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird, nicht verwendet werden soll (AUS), und wenn der Wert des Flags f/prism/on "1" ist, bedeutet das, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird, verwendet werden soll (EIN).
  • Die Entscheidungs-Unterroutine von SCHRITT d ist ausführlich in 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt ist, entscheidet die Kraftstoffzufuhr- Steuer/regeleinrichtung 16, ob der O2-Sensor 12 aktiviert ist oder nicht in SCHRITT d-1, und ob beide LAF-Sensoren 13, 14 aktiviert sind oder nicht, in SCHRITT d-2. Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet, ob der O2-Sensors 12 aktiviert ist oder nicht, z.B. basierend auf der Ausgabespannung des O2-Sensors 12 und entscheidet, ob die LAF-Sensoren 13, 14 aktiviert sind oder nicht, basierend auf dem Widerstand einer Sensorvorrichtung derselben.
  • Wenn keiner aus dem O2-Sensor 12 und den LAF-Sensoren 13, 14 aktiviert ist, wird der Wert des Flags f/prism/on auf "0" in SCHRITT d-10 eingestellt, da erfasste Daten von dem O2-Sensor 12 oder der LAF-Sensoren 13, 14 zur Verwendung von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 nicht genau genug sind.
  • Dann entscheidet die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 in SCHRITT d-3, ob der Motor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch in Betrieb ist oder nicht. Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet in SCHRITT d-4, ob die Zündungszeit des Motors 1 zur frühen Aktivierung der katalytischen Wandler 9, 10, 11 unmittelbar nach dem Start des Motors 1 verzögert ist oder nicht. Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet in SCHRITT d-5, ob das Drosselventil des Motors 1 vollständig geöffnet ist oder nicht. Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet in SCHRITT d-6, ob die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor 1 gestoppt wird oder nicht. Wenn keine der Bedingungen dieser Schritte erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/prism/on in SCHRITT d-10 auf "0" eingestellt, da es nicht bevorzugt oder möglich ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 unter Verwendung des von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zu manipulieren.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet dann in SCHRITT d-7 bzw. SCHRITT d-8, ob die Drehzahl NE und der Einlassdruck PB des Motors 1 innerhalb jeweilige gegebene Bereiche fällt oder nicht. Wenn weder die Drehzahl NE noch der Einlassdruck PB innerhalb ihres gegebenen Bereichs fallen, dann wird der Wert des Flags f/prism/on in SCHRITT d-10 auf "0" eingestellt, da es nicht bevorzugt oder möglich ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 unter Verwendung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zu manipulieren, welches von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird.
  • Wenn die Bedingungen von SCHRITT d-1, SCHRITT d-2, SCHRITT d-7, SCHRITT d-8 erfüllt sind und die Bedingungen von SCHRITT d-3, SCHRITT d-4, SCHRITT d-5, SCHRITT d-6 nicht erfüllt sind (der Motor 1 befindet sich in diesen Fällen im normalen Betrieb), dann wird der Wert des Flags f/prism/on auf "1" eingestellt, um das von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu verwenden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 in SCHRITT d-9 zu manipulieren.
  • Nachdem der Wert des Flags f/prism/on, wie oben beschrieben, eingestellt worden ist, bestimmt die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 in 8 den Wert des Flags f/prism/on in SCHRITT e. Wenn f/prism/on = 1 ist, dann liest die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 das jüngste von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, als das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus in SCHRITT f. Wenn f/prism/on = 0 ist, dann stellt die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 einen Wert, welcher aus der Drehzahl NE und dem Einlassdruck PB des Motors 1 unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds bestimmt wird, als das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus in SCHRITT g ein.
  • Der Wert des tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses RKCMD, welches von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 in der Verarbeitung in SCHRITT e–SCHRITT g bestimmt wird, wird nach Art einer Zeitreihe in einem (nicht gezeigten) Speicher in der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 gespeichert.
  • Die zweite Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung 32 berechnet in SCHRITT h einen zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM abhängig von dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD, welches in SCHRITT f oder SCHRITT g bestimmt wird.
  • Dann führen die Regelungseinrichtungen 33, 34 die Verarbeitung in SCHRITT i-SCHRITT n für jede der Zylindergruppen 3, 4 aus.
  • Für die Zylindergruppe 4, z.B., berechnen in der lokalen Regelungseinrichtung 36 der Regelungseinrichtung 34 die PID-Steuer/Regeleinrichtungen 35 jeweilige Regelungskorrekturkoeffizienten #nKLAF, um Schwankungen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen den Zylindern zu beseitigen, und zwar basierend auf tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen #nA/F der jeweiligen Zylinder der Zylindergruppe 4 welche ausgehend von der Ausgabe KACT/B des LAF-Sensors 14 von der Beobachtungseinrichtung 41 in SCHRITT i geschätzt wurden. Dann berechnet die allgemeine Regelungseinrichtung 35 einen Regelungskorrekturkoeffizienten KFB in SCHRITT j.
  • Abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors 1 wählt die Schalteinrichtung 40 entweder die von der PID-Steuer/Regeleinrichtung 37 bestimmte steuerungsmanipulierte Variable KLAF oder die regelungsmanipulierte Variable kstr, welche erzeugt wurde, indem die von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 bestimmte regelungsmanipulierte Variable KSTR durch das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD geteilt wird (normalerweise wählt die Schalteinrichtung 40 die regelungsmanipulierte Variable kstr). Die Schalteinrichtung 40 gibt dann die ausgewählte regelungsmanipulierte Variable KLAF oder kstr als einen Regelungskorrekturkoeffizienten KFB aus, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu korrigieren.
  • Wenn der Regelungskorrekturkoeffizient KFB von der regelungsmanipulierten Variablen KLAF von der PID-Steuer/Regeleinrichtung 37 zu der regelungsmanipulierten Variablen kstr von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 geschaltet wird, bestimmt die adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 eine regelungsmanipulierte Variable KSTR auf eine Weise, dass sie den Korrekturkoeffizienten KFB auf dem vorhergehenden Korrekturkoeffizienten KFB (= KLAF) so lange wie in der Zykluszeit für das Schalten hält, um eine abrupte Veränderung des Korrekturkoeffizienten KFB zu vermeiden. Wenn der Regelungskorrekturkoeftizient KFB von der regelungsmanipulierten Variablen kstr von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 zu der regelungsmanipulierten Variablen KLAF von der PID-Steuer/Regeleinrichtung 37 geschaltet wird, berechnet die PID-Steuer/Regeleinrichtung 37 einen derzeitigen Korrekturkoeffizienten KLAF auf eine Weise, dass die durch sich selbst in der vorhergehenden Zykluszeit bestimmte regelungsmanipulierte Variable KLAF als der vorhergehende Korrekturkoeffizient KFB (= kstr) betrachtet wird.
  • Dann multipliziert die Regelungseinrichtung 34 die wie oben beschrieben bestimmte Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL, dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM, dem Regelungskorrekturkoeffizienten KFB und dem Regelungskorrekturkoeffizienten #nKLAF der jeweiligen Zylinder, wobei die Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout der jeweiligen Zylinder der Zylindergruppe 4 in SCHRITT k bestimmt werden. Die Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout werden dann von den Kraftstoffakkumulierungskorrektureinrichtungen 43 in SCHRITT m hinsichtlich akkumulierte Kraftstoffpartikel an Einlassrohrwänden des Motors 1 korrigiert. Die korrigierten Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout werden auf die nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen des Motors 1 in SCHRITT n angewendet.
  • Die Verarbeitung in SCHRITT i–SCHRITT n wird ebenso für die Zylindergruppe 3 von der Regelungseinrichtung 33 ausgeführt, welche der Zylindergruppe 3 zugeordnet ist.
  • In dem Motor 1 spritzen die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen Kraftstoff in die jeweiligen Zylinder der Zylindergruppen 3, 4 gemäß der jeweiligen Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout.
  • Die obige Steuerung/Regelung der Kraftstoffeinspritzung des Motors 1 wird in aufeinanderfoglenen Zyklen synchron mit der Kurbelwellenwinkelperiode (TDC) des Motors 1 ausgeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu steuern/regeln, welches in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt wird, um die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 zu dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD hin zu konvergieren, welches üblicherweise gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ist, das von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird. Während die regelungsmanipulierte Variable kstr von der adaptiven Steuer/Regeleinrichtung 38 als der Regelungskorrekturkoeftizient KFB verwendet wird, wird die Ausgabe KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 schnell zu dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD mit hoher Stabilität gegenüber Verhaltensveränderungen konvergiert, wie z.B. Veränderungen der Betriebsbedingungen des Motors 1 oder Eigenschaftsveränderungen desselben. Eine Ansprechverzögerung des Motors 1 wird ebenso in angemessener Weise kompensiert.
  • Gleichzeitig mit der obigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulation für den Motor 1, d.h. der obigen Steuerung/Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge, führt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 eine in 10 gezeigte Hauptroutine in Steuer/Regelzyklen einer konstanten Periode aus.
  • Wie in 10 gezeigt ist, entscheidet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15, ob ihre eigene Verarbeitung (die Verarbeitung der Identifizierungseinrichtung 23, der Schätzeinrichtung 24 und der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25) ausgeführt werden soll oder nicht und stellt einen Wert eines Flags f/prism/cal ein, welcher anzeigt, ob die Verarbeitung in SCHRITT 1 ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn der Wert des Flags f/prism/cal "0" ist, bedeutet das, dass die Verarbeitung der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 nicht ausgeführt werden soll, und wenn der Wert des Flags f/prism/cal "1" ist, bedeutet das, dass die Verarbeitung der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 ausgeführt werden soll.
  • Die Entscheidungsunterroutine in SCHRITT 1 ist in 11 ausführlich gezeigt. Wie in 11 gezeigt ist, entscheidet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15, ob der O2-Sensor 12 aktiviert ist oder nicht, in SCHRITT 1-1, und ob die LAF-Sensoren 13, 14 aktiviert sind oder nicht, in SCHRITT 1-2. Wenn weder der O2-Sensor 12 noch die LAF-Sensoren 13, 14 aktiviert sind, wird der Wert des Flags f/prism/cal in SCHRITT 1-6 auf "0" eingestellt, da erfasste Daten von dem O2-Sensor 12 und der LAF-Sensoren 13, 14 zur Verwendung durch die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 nicht genau genug sind.
  • Um die Identifizierungseinrichtung 23 zu initialisieren, wie später beschrieben wird, wird der Wert eines Flags f/id/reset, welcher anzeigt, ob die Identifizierungseinrichtung 23 gestartet werden soll oder nicht, in SCHRITT 1-7 auf "1" gestellt. Wenn der Wert des Flags f/id/reset "1" ist, bedeutet das, dass die Identifizierungseinrichtung 23 gestartet werden soll, und wenn der Wert des Flags f/id/reset "0" ist, bedeutet das, dass die Identifizierungseinrichtung 23 nicht gestartet werden soll.
  • Die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 entscheidet in SCHRITT 1-3, ob der Motor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch in Betrieb ist oder nicht. Die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 entscheidet in SCHRITT 1-4, ob die Zündungszeit des Motors 1 zur frühen Aktivierung der katalytischen Wandler 9, 10, 11 unmittelbar nach dem Start des Motors 1 verzögert wird oder nicht. Wenn die Bedingungen dieser Schritte erfüllt sind, dann wird, da das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches berechnet wird, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, nicht für die Kraftstoffsteuerung/regelung des Motors 1 verwendet wird, der Wert des Flags f/prism/cal in SCHRITT 1-6 auf "0" eingestellt und der Wert des Flags f/id/reset wird in SCHRITT 1-7 auf "1" eingestellt, um die Identifizierungseinrichtung 23 zu initialisieren.
  • Wenn die Bedingungen von SCHRITT 1-1, SCHRITT 1-2 erfüllt sind und die Bedingungen von SCHRITT 1-3, SCHRITT 1-4 nicht erfüllt sind, dann wird der Wert des Flags f/prism/cal in SCHRITT 1-5 auf "1" eingestellt.
  • Indem somit der Flag f/prism/cal sogar in einer Situation eingestellt wird, in welcher das von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, nicht von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird (siehe 9), wenn die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor 1 gestoppt ist oder wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist, wird der Flag f/prism/cal auf "1" eingestellt. Wenn die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor 1 gestoppt ist oder wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist, führt deshalb die Abgassystemsteuerlregeleinrichtung 15 die Betriebsprozesse der Identifizierungseinrichtung 23, der Schätzeinrichtung 24 und der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 aus oder führt insbesondere den Prozess eines Bestimmens des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t aus, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren. Dies ist so, da eine derartige Betriebssituation des Motors 1 grundsätzlich vorübergehend ist.
  • In 10 entscheidet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 nach der obigen Entscheidungsunterroutine, ob ein Prozess eines Identifizierens (Aktualisierens) der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 mit der Identifizierungseinrichtung 23 ausgeführt werden soll oder nicht, und stellt einen Wert eines Flags f/id/cal ein, welcher anzeigt, ob der Prozess eines Identifizierens (Aktualisierens) der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 in SCHRITT 2 ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn der Wert des Flags f/id/cal "0" ist, bedeutet das, dass der Prozess eines Identifizierens (Aktualisierens) der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 nicht ausgeführt werden soll, und wenn der Wert des Flags f/id/cal "1" ist, bedeutet das, dass der Prozess eines Identifizierens (Aktualisierens) der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 ausgeführt werden soll.
  • Die Entscheidungsunterroutine von SCHRITT 2 wird wie folgt ausgeführt: Die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 entscheidet, ob das Drosselventil des Motors 1 vollständig geöffnet ist oder nicht, und entscheidet ebenfalls, ob die Zufuhr von Kraftstoff zu der Verbrennungsmaschine 1 gestoppt ist oder nicht. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/id/cal auf "0" eingestellt, da es unmöglich ist, die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 in angemessener Weise zu identifizieren. Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/id/cal auf "1" eingestellt, um die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 mit der Identifizierungseinrichtung 23 zu identifizieren (aktualisieren).
  • Die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 berechnet jeweils die jüngste Differenzialausgabe kact/a(k) (= KACT/A – FLAF/BASE) des LAF-Sensors 13, die jüngste Differenzialausgabe kact/b(k) (= KACT/B – FLAF/BASE) des LAF-Sensors 14 und die jüngste Differenzialausgabe VO2(k) (= VO2/OUT – FLAF/BASE) des O2-Sensors 12 mit den Subtraktionseinrichtungen 19, 20, 22 in SCHRITT 3.
  • Insbesondere die Subtraktionseinrichtungen 19, 20, 22 wählen die jüngsten der Zeitreihendaten der Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 und die Ausgabe des VO2/OUT des O2-Sensors 12 aus, welche von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrishtung 16 gelesen wurden und in dem nicht dargestellten Speicher in dem in 8 gezeigten SCHRITT a gespeichert wurden, und berechnen die Differenzialausgaben kact/a(k), kact/b(k), VO2(k).
  • In SCHRITT 3 berechnet die Subtraktionseinrichtung 28 das tatsächlich verwendete Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd(k) (= RKCMD – FLAF/BASE) entsprechend dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD, welches derzeit von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen 3, 4 zu steuern/regeln.
  • Genauer wählt die Subtraktionseinrichtung 28 eine jüngste von Zeitreihendaten des tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses RKCMD aus, welches in dem nicht dargestellten Speicher in jedem Steuer/Regelzyklus von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 gespeichert wird, und berechnet das tatsächlich verwendete Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd. Das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd, welches derzeit von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird, entspricht dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k – 1), welches in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus von der Abgassystemsteuerlregeleinrichtung 15 bestimmt wird, und ist üblicherweise gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k – 1).
  • Die Differenzialausgaben kact/a, kact/b, VO2 und das tatsächlich verwendete Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd, welche in SCHRITT 3 berechnet werden, werden zusammen mit den in der Vergangenheit berechneten in der Art einer Zeitreihe in dem nicht dargestellten Speicher in der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 gespeichert.
  • Dann berechnet in SCHRITT 4 der erste Filter 21 das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus.
  • Genauer wählt der erste Filter 21 Zeitreihendaten kact/a(k – dD), kact/a(k – dD – 1) der vergangenen Werte der Differenzialausgabe kact/a und Zeitreihendaten kact/b(k), kact/b(k – 1) des derzeitigen und des vergangenen Werts der Differenzialausgabe kact/b aus den somit gespeicherten Zeitreihendaten der Differenzialausgaben kact/a, kact/b der LAF-Sensoren 13, 14 aus, und berechnet die rechte Seite der Gleichung (3) unter Verwendung dieser ausgewählten Daten, um dadurch das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t(k) zu berechnen.
  • In SCHRITT 4 berechnet der zweite Filter 29 das tatsächlich verwendete Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus.
  • Genauer wählt der zweite Filter 29 Zeitreihendaten rkcmd/(k), rkcmd(k – 1), rkcmd(k – dD), rkcmd(k – dD – 1) des derzeitigen und des vergangenen Werts des tatsächlich verwendeten Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd aus den Zeitreihendaten des somit gespeicherten tatsächlich verwendeten Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd aus, und berechnet die rechte Seite der Gleichung (9) unter Verwendung dieser ausgewählten Daten, um dadurch das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k) zu berechnen.
  • Das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t und das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd, welche in SCHRITT 4 berechnet werden, werden zusammen mit den in der Vergangenheit berechneten in der Art einer Zeitreihe auf eine nicht dargestellte Weise in der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 gespeichert.
  • Dann bestimmt in SCHRITT 5 die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 den Wert des Flags f/prism/cal, welcher in SCHRITT 1 eingestellt wird. Wenn f/prism/cal = 0 ist, d.h. wenn die Verarbeitung der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 nicht ausgeführt werden soll, dann stellt die Abgassystemsteuerlregeleinrichtung 15 in SCHRITT 14 zwangsweise das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus auf einen vorbestimmten Wert ein. Der vorbestimmte Wert kann ein vorbestimmter festgelegter Wert (z.B. "0") oder ein Wert kcmd(k – 1) des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd sein, welches z.B. in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wird.
  • Nachdem das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) auf den vorbestimmten Wert eingestellt wurde, addiert die Additionseinrichtung 27 das Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE zu dem Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) des vorbestimmten Werts, womit das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 13 bestimmt wird. Danach ist die Verarbeitung in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus beendet.
  • Wenn in SCHRITT 5 f/prism/cal = 1 gilt, d.h. wenn die Verarbeitung der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 ausgeführt werden soll, dann bewirkt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 die Verarbeitung der Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6.
  • Die Verarbeitung der Identifizierungseinrichtung 23 ist in 12 ausführlich gezeigt.
  • Die Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt den Wert des Flags f/id/cal, welcher in SCHRITT 2 in SCHRITT 6-1 eingestellt wird. Wenn der Wert des Flags f/id/cal "0" ist, d.h. wenn das Drosselventil des Motors 1 vollständig geöffnet ist oder die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 1 gestoppt ist, dann geht die Steuerung/Regelung sofort zurück zu der in 10 gezeigten Hauptroutine, da der Prozess eines Identifizierens der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 mit der Identifizierungseinrichtung 23 nicht ausgeführt wird.
  • Wenn der Wert des Flags f/id/cal "1" ist, dann bestimmt die Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6-2 den Wert des in SCHRITT 1 bezogen auf die Initialisierung der Identifizierungseinrichtung 23 gesetzten Flags f/id/reset. Wenn der Wert des Flags f/id/reset "1" ist, wird die Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6-3 initialisiert. Wenn die Identifizierungseinrichtung 23 initialisiert wird, werden die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat auf vorbestimmte Anfangswerte eingestellt (der identifizierte Verstärkungskoeffizientenvektor Θ wird initialisiert), und die Elemente der Matrix P (Diagonalmatrix) gemäß der Gleichung (14) werden auf vorbestimmte Anfangswerte eingestellt. Der Wert des Flags f/id/reset wird auf "0" zurückgesetzt.
  • Dann berechnet die Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6-4 die identifizierte Differenzialausgabe VO2(k) hat von dem Modell des äquivalenten Abgassystems 18 (siehe die Gleichung (10)), welches der derzeitigen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k – 1) hat, a2(k – 1) hat, b1(k – 1) hat (die identifizierten Verstärkungskoeffizienten, welche in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wurden) ausgedrückt wird. Genauer berechnet die Identifizierungseinrichtung 23 die identifizierte Differenzialausgabe VO2(k) hat gemäß der Gleichung (10) unter Verwendung der vergangenen Daten VO2(k – 1), VO2(k – 2) der Differenzialausgabe VO2, welche in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 3 berechnet werden, der vergangenen Daten kact/t(k – d1 – 1) des Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t, welche in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 4 berechnet werden, und der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k – 1) hat, a2(k – 1) hat, b1(k – 1) hat.
  • Die Identifizierungseinrichtung 23 berechnet dann in SCHRITT 6-5 den Vektor Kp(k), welcher beim Bestimmen der neuen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat verwendet werden soll, und zwar gemäß der Gleichung (13). Danach berechnet die Identifizierungseinrichtung 23 den identifizierten Fehler ID/E(k) (siehe die Gleichung (11)) in SCHRITT 6-6.
  • Der identifizierte Fehler ID/E(k), welcher in SCHRITT 6-6 erhalten wird, kann grundsätzlich gemäß der Gleichung (11) berechnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch ein Wert (= VO2 – VO2 hat), welcher gemäß der Gleichung (11) berechnet wird aus der Differenzialausgabe VO2, die in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 3 berechnet wird (siehe 10), und der identifizierten Differenzialausgabe VO2 hat, die in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 6-4 berechnet wird, mit vorbestimmten Frequenz-Pass-Eigenschaften gefiltert (insbesondere die Tiefpass-Eigenschaften), um den identifizierten Fehler ID/E(k) zu berechnen.
  • Das obige Filtern wird aus folgenden Gründen ausgeführt: Die Frequenzeigenschaften von Veränderungen bei der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12, welche die Ausgabegröße von dem äquivalenten Abgassystem 18 bezogen auf Veränderungen des Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KACT/T ist, das die Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 ist, haben im Allgemeinen eine hohe Verstärkung bei niedrigen Frequenzen, und zwar wegen der Wirkung der katalytischen Wandler 9, 10, 11, welche in dem Objektabgassystem 17 als eine Basis insbesondere des äquivalenten Abgassystems 18 umfasst sind.
  • Deshalb wird bevorzugt, dem Verhalten mit niedriger Frequenz des äquivalenten Abgassystems 18 beim angemessenen Identifizieren der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 des Modells des äquivalenten Abgassystems 18 abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des äquivalenten Abgassystems 18 bei niedrigen Frequenzen Bedeutung beizumessen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird deshalb der identifizierte Fehler ID/E(k) bestimmt, indem der Wert (= VO2 – VO2 hat) gefiltert wird, welcher gemäß der Gleichung (11) mit Tiefpass-Eigenschaften erhalten wird.
  • Sowohl die Differenzialausgabe VO2 als auch die identifizierte Differenzialausgabe VO2 hat können mit denselben Frequenz-Pass-Eigenschaften gefiltert werden. Nachdem z.B. die Differenzialausgabe VO2 und die identifizierte Differenzialausgabe VO2 hat gesondert gefiltert wurden, kann die Gleichung (11) berechnet werden, um den identifizierten Fehler ID/E (k) zu bestimmen. Das obige Filtern wird von einem Prozess mit gleitendem Mittelwert ausgeführt, welcher ein digitaler Filterprozess ist.
  • Nachdem die Identifizierungseinrichtung 23 den identifizierten Fehler ID/E(k) bestimmt hat, berechnet die Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6-7 einen neuen identifizierten Verstärkungskoeffizientenvektor Θ(k), d.h. neue identifizierte Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat gemäß der Gleichung (12) unter Verwendung des identifizierten Fehlers ID/E(k) und Kp(k), welche in SCHRITT 5-5 berechnet werden.
  • Nachdem die neuen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat berechnet wurden, begrenzt die Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6-8 die Werte der Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat, um die vorbestimmten Bedingungen zu erfüllen. Die Identifizierungseinrichtung 23 aktualisiert die Matrix Pk gemäß der Gleichung (14) für die Verarbeitung eines nächsten Steuer/Regelzyklusses in SCHRITT 6-9, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 10 gezeigten Hauptroutine zurückkehrt.
  • Der Prozess eines Begrenzens der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat in SCHRITT 6-8 umfasst einen Prozess einer Begrenzung der Kombination der Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat auf eine bestimmte Kombination, d.h. einen Prozess einer Begrenzung eines Punktes (a1 hat, a2 hat) auf einen vorbestimmten Bereich auf einer Koordinatenebene, welche a1 hat, a2 hat als Komponenten derselben aufweist, und einen Prozess eines Begrenzens des Werts des identifizierten Verstärkungskoeffizienten b1 hat auf einen vorbestimmten Bereich. Wenn der Punkt (a1(k) hat, a2(k) hat) auf der von den identifizierten in SCHRITT 6-7 berechneten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat bestimmten Koordinatenebene von dem vorbestimmten Bereich auf der Koordinatenebene abweicht, dann werden gemäß dem vorhergehenden Prozess die Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat zwangsweise auf die Werte eines Punkts in dem vorbestimmten Bereich begrenzt. Wenn der Wert des identifizierten Verstärkungskoeffizienten b1 hat, welcher in SCHRITT 6-7 berechnet wird, die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten Bereichs überschreitet, dann wird gemäß dem letztgenannten Prozess der Wert des identifizierten Verstärkungskoeffizienten b1 hat zwangsweise auf die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten Bereichs begrenzt.
  • Der obige Begrenzungsprozess der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat dient dazu, die Soll-Kombiniertes-Differenzialausgabe kcmd/t stabil zu halten, welche von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 erzeugt wird.
  • Spezifische Details des Begrenzungsprozesses der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat sind in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 11-153051 oder in der U.S.-Patentanmeldung mit der Nummer 09/153300 offenbart und werden daher nicht unten beschrieben werden.
  • Die Verarbeitungs-Unterroutine von SCHRITT 6 in 10 für die Identifizierungseinrichtung 23 ist oben beschrieben worden.
  • Nachdem die Verarbeitung der Identifizierungseinrichtung 23 ausgeführt wurde, bestimmt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 in 10 die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 in SCHRITT 7.
  • Genauer gesagt werden dann, wenn der Wert des Flags f/id/cal, welcher in SCHRITT 2 errichtet wird, "1" ist, d.h. wenn die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 von der Identifizierungseinrichtung 23 identifiziert wurden, die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 auf die jeweiligen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat (welche in SCHRITT 6-8 begrenzt werden) eingestellt, welche von der Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6 bestimmt werden. Wenn f/id/cal = 0 ist, d.h. wenn die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 nicht von der Identifizierungseinrichtung identifiziert wurden, dann werden die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 auf jeweilige vorbestimmte Werte eingestellt. Die vorbestimmten Werte, auf welche die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 eingestellt werden, wenn f/id/cal = 0 ist, d.h. wenn das Drosselventil der Brennkraftmaschine 1 vollständig geöffnet ist oder wenn die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 1 gestoppt ist, können vorbestimmte festgelegte Werte sein. Wenn jedoch die Bedingung, in welcher f/id/cal = 0 gilt, temporär ist, d.h. wenn der Identifizierungsprozess, welcher von der Identifizierungseinrichtung 23 ausgeführt wird, temporär unterbrochen wird, dann können die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 auf die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat eingestellt werden, welche von der Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt werden, ummittelbar bevor der Flag f/id/cal 0 wird.
  • Dann bewirkt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 einen Verarbeitungsbetrieb der Schätzeinrichtung 24 in der in 10 gezeigten Hauptroutine, d.h. sie berechnet in SCHRITT 8 die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 nach der Gesamt-Totzeit d von dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus ist.
  • Genauer berechnet die Schätzeinrichtung 24 die Koeffizienten λ1, λ2, βj (j = 1, 2, ..., d), welche in der Gleichung (18) verwendet werden sollen, unter Verwendung der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1, welche in SCHRITT 7 bestimmt werden (diese Werte sind grundsätzlich die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat, die in dem in 12 gezeigten SCHRITT 6-8 begrenzt wurden), und zwar gemäß den Definitionen in der Gleichung (16).
  • Dann berechnet die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar (geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 nach der Gesamt-Totzeit d von der Zeit des derzeitigen Steuer/Regelzyklusses) gemäß der Gleichung (18) unter Verwendung der zwei Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k – 1), von vor dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus, der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12, welche in jedem Steuer/Regelzyklus in dem in 10 gezeigten SCHRITT 3 berechnet werden, der (d2 – 1) Zeitreihendaten rkcmd/t (k), ..., rkcmd/t(k – d2 + 2) des derzeitigen und des vergangenen Werts des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t, welches in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 4 berechnet wird, und der Koeffizienten λ1, λ2, βj (j = 1, 2, ..., d), welche wie oben beschrieben berechnet werden.
  • Die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar, welche, wie oben beschrieben berechnet wurde, ist auf einen vorbestimmten erlaubbaren Bereich begrenzt, sodass verhindert wird, dass ihr Wert übermäßig groß oder klein ist. Wenn sich ihr Wert die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs überschreitet, wird er zwangsweise auf die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs eingestellt. Auf diese Weise wird der Wert der geschätzten Differenzialausgabe VO2(k + d) bar schließlich bestimmt. üblicherweise wird jedoch der Wert, welcher gemäß der Gleichung (18) berechnet wird, die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar.
  • Nachdem die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar für den O2-Sensor 12 bestimmt hat, berechnen die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 15 und die Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 9.
  • Die Berechnungsunterroutine von SCHRITT 9 ist ausführlich in 13 gezeigt.
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 berechnet das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in SCHRITT 9-1 bis SCHRITT 9-4.
  • Wie in 13 gezeigt ist, berechnet die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in SCHRITT 9-1 einen Wert σ(k + d) bar (entsprechend einem geschätzten Wert nach der Gesamt-Totzeit d der Schaltfunktion σ, welche gemäß der Gleichung (19) definiert ist) der Schaltfunktion σ bar, welche gemäß der Gleichung (28) nach der Gesamt-Totzeit d von dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus definiert ist.
  • Zu dieser Zeit wird der Wert der Schaltfunktion σ(k + d) bar gemäß der Gleichung (28), unter Verwendung des derzeitigen Werts VO2(k + d) bar und des vorhergehenden Werts VO2(k + d – 1) bar (genauer gesagt ihre begrenzten Werte) der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar berechnet, welche gemäß der Gleichung (8) von der Schätzeinrichtung 24 bestimmt werden, in SCHRITT 8.
  • Wenn der Wert der Schaltfunktion σ(k + d) bar übermäßig groß ist, dann ist der Wert der Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch, welcher abhängig von dem Wert der Schaltfunktion σ bar bestimmt wird, üblicherweise übermäßig groß und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp verändert sich üblicherweise abrupt, was das von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmte Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t (die Steuer/Regeleingabe zu dem äquivalenten Abgassystem 18), für ein Konvergiergen der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 stabil zu dem Sollwert VO2/TARGET unangemessen macht. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert der Schaltfunktion σ bar deshalb derart bestimmt, dass er innerhalb eines vorbestimmten erlaubbaren Bereichs fällt, und wenn der Wert des σ bar, welcher gemäß der Gleichung (22) bestimmt wird, die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs übersteigt, dann wird der Wert des σ bar zwangsweise auf die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs eingestellt.
  • Dann addiert die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in SCHRITT 9-2 akkumulativ das Produkt σ(k + d) bar·ΔT des Werts der Schaltfunktion σ(k + d) bar, welcher in jedem Steuer/Regelprozess berechnet wird, und der Periode ΔT (konstante Periode) der Steuer/Regelzyklen der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15, d.h. addiert das Produkt σ(k + d) bar ΔT des σ(k + d) bar, welches in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus berechnet wird, und der Periode ΔT zu der Summe, welche in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus berechnet wurde, wodurch ein integrierter Wert (im Folgenden durch Σσ bar ausgedrückt) des σ bar berechnet wird, welches das berechnete Ergebnis des Ausdrucks Σ(σ bar·ΔT) in der Gleichung (30) ist.
  • Um zu verhindern, dass die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp, welche abhängig von dem integrierten Wert Σσ bar bestimmt wird, übermäßig groß wird, wird bestimmt, dass der integrierte Wert Σσ bar innerhalb eines vorbestimmten erlaubbaren Bereichs fällt. Wenn der integrierte Wert Σσ bar die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs überschreitet, dann wird der integrierte Wert Σσ bar zwangsweise auf die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs eingestellt.
  • Der integrierte Wert Σσ bar bleibt der derzeitige Wert (der Wert, welcher in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wurde), wenn der Flag f/prism/on, welcher in SCHRITT d in 8 eingestellt wird, "0" ist, d.h. wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird, nicht von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird.
  • Dann berechnet die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25, SCHRITT 9-3, die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq(k), die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch(k) und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp(k) entsprechend dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus gemäß den jeweiligen Gleichungen (27), (29), (30) unter Verwendung des derzeitigen Werts VO2(k + d) bar und des vorhergehenden Werts VO2(k + d – 1) bar der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar, welche von der Schätzeinrichtung 24 in SCHRITT 8 bestimmt wird, des Werts σ(k + d) bar der Schaltfunktion σ bar und des integrierten Werts Σσ bar, welche in SCHRITT 9-1 bzw. SCHRITT 9-2 in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus bestimmt wurden, und der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1, welche in SCHRITT 7 bestimmt wurden (diese Werte sind grundsätzlich die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) hat, a2(k) hat, b1(k) hat, welche von der Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6 in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus bestimmt werden).
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 addiert in SCHRITT 9-4 die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq(k), die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch(k) und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp(k), welche in SCHRITT 9-4 gemäß der Gleichung (21) bestimmt werden, womit ein Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus, d.h. eine Steuer/Regeleingabe, welche dem äquivalenten Abgassystem 18 zum Konvergieren der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET gegeben werden soll, berechnet wird.
  • Dann berechnet in SCHRITT 9-5 die Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus gemäß der Gleichung (5).
  • Genauer berechnet die Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 die rechte Seite der Gleichung (5) aus dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k), welches von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in SCHRITT 9-4 bestimmt wurde, und den Zeitreihendaten kcmd(k – 1), kcmd(k – dD), kcmd(k – dD – 1) der vergangenen Werte des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd, welches in den vergangenen Steuer/Regelzyklen von der Soll-Differenzial-Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 selbst bestimmt wurde, womit das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus bestimmt wird.
  • Details der Verarbeitung in SCHRITT 9 sind oben beschrieben worden.
  • In 10 führt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 einen Prozess eines Bestimmens der Stabilität des adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses aus, welcher von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 ausgeführt wird, genauer gesagt, der Stabilität eines gesteuerten/geregelten Zustands (im Folgenden als "SLD-gesteuerter/geregelter Zustand" bezeichnet) der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12, basierend auf dem adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess, und stellt einen Wert eines Flags f/stb ein, welcher anzeigt, ob der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil ist oder nicht in SCHRITT 10.
  • Der Prozess des Bestimmens der Stabilität des adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses wird gemäß einem in 14 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt.
  • Wie in 14 gezeigt ist, berechnet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 SCHRITT 10-1 eine Differenz Δσ bar (entsprechend einer Veränderungsrate der Schaltfunktion σ bar) zwischen dem derzeitigen Wert σ(k + d) bar und dem vorhergehenden Wert σ(k + d – 1) bar der Schaltfunktion σ bar, welcher in SCHRITT 9-1 von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in berechnet wird.
  • Dann entscheidet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 in SCHRITT 10-2, ob ein Produkt Δσ bar·Δσ bar (entsprechend der Zeit-differenzierten Funktion einer Lyapunov-Funktion σ bar2/2 relativ zu der σ bar) der Differenz Δσ bar und dem derzeitigen Wert Δσ bar der Schaltfunktion σ bar kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ε(> 0) ist oder nicht.
  • Das Produkt Δσ bar·σ(k + d) bar (im Folgenden als "Stabilitäts-bestimmender Parameter Pstb" bezeichnet) wird unten beschrieben werden. Wenn der Stabilitäts-bestimmende Parameter Pstb Pstb > 0 ist, verändert sich der Wert der Schaltfunktion σ bar grundsätzlich weg von "0". Wenn der Stabilitätsbestimmende Parameter Pstb Pstb ≤ 0 ist, ist der Wert der Schaltfunktion σ bar grundsätzlich zu "0" konvergiert oder wird zu „0" konvergiert. Um die gesteuerte/geregelte Größe in dem Schiebemodus-Steuer/Regelprozess zu dem Sollwert stabil zu konvergieren, ist es im Allgemeinen notwendig, dass der Wert der Schaltfunktion stabil zu "0" konvergiert wird. Deshalb kann abhängig davon, ob der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil oder instabil ist, bestimmt werden, ob der Wert des Stabilitäts-bestimmenden Parameters Pstb kleiner oder gleich "0" ist oder nicht.
  • Wenn jedoch die Stabilität des SLD-gesteuerten/geregelten Zustands beurteilt wird, indem der Wert des Stabilitäts-bestimmenden Parameters Pstb mit "0" verglichen wird, dann wird die bestimmte Stabilität kaum beeinflusst, wenn die Schaltfunktion σ bar ein leichtes Rauschen enthält.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der vorbestimmte Wert ε, welcher mit dem Stabilitäts-bestimmenden Parameter Pstb verglichen werden soll, ein positiver Wert, welcher etwas größer als "0" ist.
  • Wenn in SCHRITT 10-2 Pstb > ε ist, dann wird beurteilt, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist, und der Wert eines Zeitzählers tm (Abwärts-Zähler) wird auf einen vorbestimmten Anfangswert TM gestellt (der Zeitzähler tm wird gestartet), um zu verhindern, dass der Verarbeitungsbetrieb der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) (= kcmd(k) + FLAF/BASE) verwendet, welches dem Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) entspricht, das in SCHRITT 9 berechnet wird, und zwar für eine vorbestimmte Periode in SCHRITT 10-4.
  • Danach wird der Wert des Flags f/stb auf "0" in SCHRITT 10-5 eingestellt (der Flag f/stb = 0 repräsentiert, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist). Danach kehrt die Steuerung/Regelung zurück zu der in 10 gezeigten Hauptroutine.
  • Wenn in SCHRITT 10-2 Pstb ≤ ε ist, dann entscheidet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 in SCHRITT 10-3, ob der derzeitige Wert σ(k + d) bar der Schaltfunktion σ bar, welche von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in SCHRITT 9-1 bestimmt wird, in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht.
  • Wenn der derzeitige Wert σ(k + d) bar der Schaltfunktion σ bar nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, dann kann das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) oder Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k), welches in SCHRITT 9 bestimmt wird, möglicherweise ungeeignet sein, die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 stabil zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, da der derzeitige Wert σ(k + d) bar der Schaltfunktion σ bar mit großem Abstand entfernt von "0" gelegen ist. Wenn der derzeitige Wert σ(k + d) bar der Schaltfunktion σ bar in SCHRITT 10-3 nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, dann wird deshalb beurteilt, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist, und die Verarbeitung von SCHRITT 10-4 und SCHRITT 10-5 wird ausgeführt, um den Zeitzähler tm zu starten und den Wert des Flags f/stb auf "0" einzustellen.
  • Da der Wert der Schaltfunktion σ bar in der Verarbeitung von SCHRITT 9-1 begrenzt ist, welche von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 ausgeführt ist, kann der Beurteilungsprozess von SCHRITT 10-3 ausgelassen werden.
  • Wenn der derzeitige Wert σ(k + d) bar der Schaltfunktion σ bar in SCHRITT 10-3 in den vorbestimmten Bereich fällt, dann zählt die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in SCHRITT 10-6 den Zeitzähler tm für eine vorbestimmte Zeit Δtm runter. Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 entscheidet dann in SCHRITT 10-7, ob der Wert des Zeitzählers tm kleiner oder gleich "0" ist oder nicht, d.h. ob eine Zeit, welche dem Anfangswert TM entspricht, von dem Start des Zeitzählers tm an verstrichen ist oder nicht.
  • Wenn tm > 0 ist, d.h. wenn der Zeitzähler tm immer noch die Zeit misst und seine eingestellte Zeit noch nicht verstrichen ist, dann ist der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand üblicherweise instabil, da keine wesentliche Zeit verstrichen ist, seit in SCHRITT 10-2 oder SCHRITT 10-3 beurteilt wurde, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist. Wenn in SCHRITT 10-7 tm > 0 ist, dann wird deshalb der Wert des Flags f/stb in SCHRITT 10-5 auf "0" eingestellt.
  • Wenn in SCHRITT 10-7 tm ≤ 0 ist, d.h. wenn die eingestellte Zeit des Zeitzählers tm verstrichen ist, dann wird beurteilt, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil ist, und der Wert des Flags f/stb wird in SCHRITT 10-8 auf "1" eingestellt (der Flag f/stb = 1 repräsentiert, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil ist).
  • Wenn gemäß der obigen Verarbeitungssequenz beurteilt wird, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist, dann wir der Wert des Flags f/stb auf "0" eingestellt, und wenn beurteilt wird, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil ist, dann wird der Wert des Flags f/stb auf "1" eingestellt.
  • Der obige Prozess eines Bestimmens der Stabilität des SLD-gesteuerten/geregelten Zustands ist als Beispiel dargestellt. Die Stabilität des SLD-gesteuerten/geregelten Zustands kann jedoch durch einen weiteren Prozess bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Häufigkeit bestimmt werden, mit welcher der Wert des Stabilitäts-bestimmenden Parameters Pstb größer ist als der vorbestimmte Wert ε in jeder vorbestimmten Periode, die länger als die Steuer/Regelzyklen ist. Wenn die Häufigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, dann kann geurteilt werden, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist. Anderenfalls kann geurteilt werden, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil ist.
  • Es wird wiederum Bezug auf 10 genommen. Nachdem ein Wert des Flags f/stb, welcher die Stabilität des SLD-gesteuerten/geregelten Zustands anzeigt, eingestellt wurde, bestimmt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 den Wert des Flags f/stb in SCHRITT 11. Wenn der Wert des Flags f/stb "1" ist, d.h. wenn beurteilt wird, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil ist, dann begrenzt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) auf seinen in SCHRITT 9 bestimmten Wert in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 12.
  • Genauer bestimmt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15, ob der Wert des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) in einen vorbestimmten erlaubbaren Bereich fällt oder nicht. Wenn der Wert des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) in den vorbestimmten erlaubbaren Bereich fällt, dann begrenzt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 zwangsweise den Wert des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) auf die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs.
  • Die Additionseinrichtung 27 addiert in SCHRITT 13 das Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE zu dem begrenzten Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) (welches üblicherweise das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) ist, welches in SCHRITT 9 bestimmt wird), wodurch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus bestimmt wird. Die Verarbeitungssequenz der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus ist nun beendet.
  • Wenn in SCHRITT 11 f/stb = 0 ist, d.h. wenn der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand in SCHRITT 10 instabil ist, dann führt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 die Verarbeitung in SCHRITT 14 aus, um das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus auf einen vorbestimmten Wert (z.B. "0") einzustellen. Nachdem die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) bestimmt hat, ist dann die Verarbeitungssequenz der Abgassystemsteuerlregeleinrichtung 15 in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus beendet.
  • Das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd, welches schließlich in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 12 oder SCHRITT 14 bestimmt wird, wird als Zeitreihendaten in einem (nicht gezeigten) Speicher gespeichert, damit die Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 in jedem Steuer/Regelzyklus ein neues Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) bestimmt. Das in SCHRITT 13 bestimmte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD wird als Zeitreihendaten in der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 zur Verwendung in dem Verarbeitungsbetrieb der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 gespeichert.
  • Details der Verarbeitungssequenz der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung sind oben beschrieben worden.
  • Der Betrieb der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung wird, wie folgt, zusammengefasst:
    Die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 bestimmt sequenziell das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD (der Sollwert für die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14) für die Zylindergruppen 3, 4, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 stromabwärts der katalytischen Wandler 9, 10, 11 zu konvergieren (einzustellen). Die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 5 passt die Kraftstoffeinspritzmenge für die Zylindergruppen 3, 4 an, um die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren. Auf diese Weise wird das Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen 3, 4 auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD geregelt, und daher wird die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET konvergiert. Folglich können die katalytischen Wandler 9, 10, 11 in ihrer Gesamtheit eine optimale Reinigungsfähigkeit ungeachtet ihrer Verschlechterung aufweisen.
  • Zu dieser Zeit erachtet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 das Objektabgassystem 17 (siehe 1) als dem äquivalenten Abgassystem 18 äquivalent (siehe 3), welches ein 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System ist, und definiert das Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t (= KACT/T – FLAF/BASE) als die einzige Eingabegröße zu dem äquivalenten Abgassystem 18 gemäß dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells. Zum Bestimmen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 erachtet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 das äquivalente Abgassystem 18 als ein zu steuerndes/zu regelndes System und bestimmt das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als die Steuer/Regeleingabe zu dem äquivalenten Abgassystem 18, welches notwendig ist, die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren. Basierend auf den Eigenschaften des Filterprozesses vom Typ des gemischten Modells verwendet die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD üblicherweise für die Zylindergruppen 3, 4 und bestimmt die Korrelation zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD und dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t gemäß der Gleichung (4) und bestimmt das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD indirekt aus dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t.
  • Da das äquivalente Abgassystem 18 ein 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System ist, kann das Modell des äquivalenten Abgassystems 18 relativ einfach arrangiert sein, wie durch die Gleichung (1) angezeigt ist, um das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t zu bestimmen, und ein Algorithmus zum Bestimmen des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff- Verhältnisses kcmd/t, welchen das Modell verwendet, kann ebenfalls relativ einfach arrangiert sein. Deshalb benötigt die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 keinen komplexen Algorithmus und kein Modell zum Bestimmen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD für jede der Zylindergruppen 3, 4, sondern kann das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 bestimmen, welches geeignet ist, die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren.
  • Damit die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmen kann, ist das äquivalente Abgassystem 18 als ein zu steuerndes/regelndes Objekt wegen der katalytischen Wandler 9, 10, 11 und der Hilfsabgasrohre 6, 7 mit einem Ansprechverzögerungselement und einem Totzeitelement modelliert, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystem (welches aus der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 und dem Motor 1 besteht) als ein System zum Erzeugen der Eingabegröße an das äquivalente Abgassystem 18 ist als ein Totzeitelement ausgeformt. Gemäß dem Algorithmus, welcher auf Grundlage dieser Modelle aufgebaut ist, bestimmt die Schätzeinrichtung 24 sequenziell in jedem Steuer/Regelzyklus die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 aus dem O2-Sensor 12 nach der Gesamt-Totzeit d ist, die die Summe der Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 und der Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ist.
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 bestimmt das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, um die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar zu "0" zu konvergieren und damit die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, und zwar gemäß dem Algorithmus des adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses, welcher gegen die Wirkung einer Störung äußerst stabil ist.
  • Deshalb kann die Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmen, welches geeignet ist, die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren und damit das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD bestimmen, welches für die Zylindergruppe 3, 4 geeignet ist, während es die Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18, die Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems und den Effekt einer Störung kompensiert. Folglich kann der Steuer/Regelprozess eines Konvergierens der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET äußerst stabil ausgeführt werden.
  • Die Identifizierungseinrichtung der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 identifiziert sequenziell auf einer Echtzeitbasis die identifizierten Werte der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1, welche Parameter des äquivalenten Abgassystems 18 sind, die von der Schätzeinrichtung 24 und der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in ihren Betriebsprozessen verwendet werden, d.h. die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 hat, a2 hat, b1 hat.
  • Deshalb kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar des O2-Sensors 12 abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektabgassystems 18 als eine Grundlage für das äquivalente Abgassystem 18 genau bestimmt werden, und das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches notwendig ist, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, kann ebenso in geeigneter Weise abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektabgassystems 18 bestimmt werden.
  • Als eine Konsequenz kann die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 äußerst stabil und schnell zu dem Sollwert VO2/TARGET konvergiert werden, was gestattet, dass die katalytischen Wandler 9, 10, 11 zuverlässig eine optimale Reinigungsfähigkeit erreichen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar gemäß der Gleichung (18) unter Verwendung der Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14, d.h. dem Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact/t, welches aus dem erfassten Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt wird, das in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt wird, und des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welches tatsächlich von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindergruppen 3, 4 zu manipulieren, d.h. das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t, welches aus dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD bestimmt wird. Deshalb wird die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar abhängig von dem tatsächlich manipulierten Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den Zylindergruppen 3, 4 und dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylindergruppen 3, 4 bestimmt, und ist daher äußerst zuverlässig.
  • Insoweit das Modell des äquivalenten Abgassystems 18 als ein diskretes Zeitmodell aufgebaut ist, kann in der vorliegenden Ausführungsform der Algorithmus der Verarbeitungssequenzen der Schätzeinrichtung 24, der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 und der Identifizierungseinrichtung 23 in einfacher Weise aufgebaut werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform verwendet die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 die adaptive Steuer/Regeleinrichtung 38 vom rekursiven Typ, um die Ausgaben KACT/A, KACT/B der LAF-Sensoren 13, 14 zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren, die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 kann ihren Konvergierungsprozess äußerst schnell und stabil ausführen, um dadurch Ansprechverzögerungseigenschaften des Motors 1 in geeigneter Weise zu kompensieren.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform begrenzt, sondern kann, wie folgt, modifiziert werden:
    In der obigen Ausführungsform wurde die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung für den Motor 1 beschrieben, wenn der Motor 1 ein Sechs-Zylinder-V-Motor mit der in 16 gezeigten Abgassystemanordnung ist. Der Motor 1 kann jedoch ein V-Motor mit der in 15 oder 17 gezeigten Abgassystemanordnung sein, oder ein in 18 gezeigter Sechs-Zylinder-Reihenmotor. Weiterhin kann ein System, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, für einen Acht-Zylinder-V-Motor aufgebaut sein. In diesem Fall ist die lokale Regelungseinrichtung 36 für jede der Regelungseinrichtungen 33, 34 der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 aufgebaut, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in vier Zylindern zu steuern/regeln.
  • In der obigen Ausführungsform bestimmt die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar des O2-Sensors 12 gemäß der Gleichung (18). Die Schätzeinrichtung 24 kann jedoch die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar gemäß der Gleichung (16) oder (17) bestimmen. Gemäß der Gleichung (16) kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar aus den Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k – 1) der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 und den Zeitreihendaten kcmd/t(k – j) (j = 1, 2, ..., d) der vergangenen Werte des von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t bestimmt werden. Gemäß der Gleichung (17) kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar aus den Zeitreihendaten VO2(k), VO(k – 1) der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12, der Zeitreihendaten kcmd/t(k – j) (j = 1, 2, ..., d2 – 1) der vergangenen Werte des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t und der Zeitreihendaten kact/t(k + d2 – i) (i = d2, d2 + 1, ..., d) des derzeitigen und des vergangenen Wertes des von dem ersten Filter 21 bestimmten Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t bestimmt werden.
  • Bei den obigen Modifizierungen kann auf den zweiten Filter 29 und auf die Subtraktionseinrichtung 28, welche in 4 gezeigt sind, verzichtet werden, und es kann auf ihre Betriebsprozesse verzichtet werden. Es wird jedoch bevorzugt, die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar gemäß der Gleichung (18) zu bestimmen, um die Zuverlässigkeit der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar in den Zylindergruppen 3, 4 zu erhöhen.
  • Dann, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 gemäß den Betriebsprozessen der Schätzeinrichtung 24 und der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmt wird, von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 zu jeder Zeit verwendet wird, dann kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar gemäß einer der Gleichungen (17), (18) bestimmt werden. Es wird bevorzugt, die geschätzte Differenzialausgabe VO2 bar gemäß der Gleichung (17) zu bestimmen.
  • Die Schätzeinrichtung 24 wurde in der Ausführungsform beschrieben, wobei beispielsweise z.B. die Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems d2 = 3 ist (allgemeiner gesagt d2 > 1). Wenn d2 = 1 ist, d.h. wenn die Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems ungefähr dieselbe wie die Periode der Steuer/Regelzyklen der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 ist, dann, wenn die Gleichung (8) auf die Gleichung (16) angewendet wird, wird die folgende Gleichung (42) erhalten, welche der Gleichung (17) ähnlich ist, außer dass der Ausdruck, welcher "kcmd/t" umfasst, entfernt wird:
    Figure 01260001
    (d2 = 1)
  • Wenn die Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems auf "1" eingestellt werden kann, dann ist es deshalb möglich, die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d) bar aus den Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k – 1) der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 und den Zeitreihendaten kact/t(k + 1 – i) (i = 1, 2, ..., d) des derzeitigen und des vergangenen Wertes des von dem ersten Filter 21 bestimmten Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact/t sequenziell zu bestimmen. In diesem Fall kann auf den zweiten Filter 29 und auf die Subtraktionseinrichtung 29, welche in 4 gezeigt sind, verzichtet werden.
  • Wenn die Totzeit d2 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationssystems vernachlässigbar kleiner ist als die Periode der Steuer/Regelzyklen der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15, dann kann das Soll-Kombiniertes-Difterenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmt werden, indem nur die Wirkung der Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18 kompensiert wird. Genauer dann, wenn d2 = 0 ist, dann ist es auf die Gleichung (16) angewendet, um die folgende Gleichung (43) zu erhalten, da kact/t(k) = kcmd/t (k) aus der Gleichung (8) ist:
  • Figure 01270001
  • Die Schätzeinrichtung 24 kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k + d1) bar des O2-Sensors 12 nach der Totzeit d1 (= die Totzeit des äquivalenten Abgassystems 18) daher gemäß der Gleichung (43) bestimmen. In diesem Fall kann die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp gemäß den Gleichungen (27)– (30) bestimmen, wobei d = d1 ist, und kann die Summe der bestimmten Steuer/Regelgesetzeingaben als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmen.
  • Bei der obigen Modifizierung kann auf das zweite Filter 29 und auf die Subtraktionseinrichtung 28, welche in 4 gezeigt sind, verzichtet werden.
  • Dann, wenn die Totzeit d1 des äquivalenten Abgassystems 18, d.h. eine kürzere Totzeit aus der Abgassystemtotzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Abgassystemtotzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4, ausreichend kürzer ist als die Periode der Steuer/Regelzyklen der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15, kann auf die Schätzeinrichtung 24 verzichtet werden. In diesem Fall wird auf die Verarbeitungssequenz der Schätzeinrichtung 24 der Abgassystemsteuer/regeleinrichtung 15 in der obigen Ausführungsform verzichtet, d.h. auf die Verarbeitung in Schritt 8, welche in 10 gezeigt ist. Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 kann die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, die Reaching-Steuer/Regelegsetzeingabe Urch und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp gemäß den Gleichungen (22), (23), (25) bestimmen, wobei d = 0 ist, und kann die Summe der bestimmten Steuer/Regelgesetzeingeaben als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmen.
  • Bei der obigen Modifizierung kann ebenfalls auf das zweite Filter 29 und auf die Subtraktionseinrichtung 28 verzichtet werden.
  • Da die Abgassystemtotzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 größer ist als die Abgassystemtotzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4, und die Differenz dD zwischen der Abgassystemtotzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und die Abgassystemtotzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 dD > 0 ist, bestimmt die Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd gemäß der Gleichung (5). Wenn die Differenz dD zwischen der Abgassystemtotzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und die Abgassystemtotzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 im Wesentlichen "0" ist, kann jedoch die Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinrichtung 26 das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd gemäß der Gleichung (6) bestimmen.
  • In der obigen Ausführungsform bestimmt die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t gemäß dem adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess. Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 kann jedoch das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t gemäß einem gewöhnlichen Schiebemodus-Steuer/Regelprozess bestimmen, welcher keinen adaptiven Algorithmus verwendet. In diesem Fall kann die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 die Summe der äquivalenten Steuer/Regeleingabe Ueq und der Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t berechnen.
  • In der obigen Ausführungsform wird der Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses verwendet, um das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t zu bestimmen. Jedoch können beliebige verschiedene andere Regelungsprozesse, umfassend einen adaptiven Steuer/Regelprozess, einen Optimum-Steuer/Regelprozess, einen H∞-Steuer/Regelprozess usw. verwendet werden.
  • In der obigen Ausführungsform werden die Werte der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1, welche Parameter des Modells des äquivalenten Abgassystems 18 sind, die eingestellt werden sollen, auf einer Echtzeitbasis von der Identifizierungseinrichtung 23 identifiziert. Die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 können jedoch vorbestimmte Werte sein oder können, unter Verwendung eines Kennfelds von der Drehzahl und dem Einlassdruck des Motors 1 eingestellt werden.
  • In der obigen Ausführungsform sind das Modell des äquivalenten Abgassystems 18, welches die Schätzeinrichtung 24 der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar bestimmen soll, und das Modell des äquivalenten Abgassystems 18, welches die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t bestimmen soll, identisch. Sie können sich jedoch voneinander unterscheiden.
  • In der obigen Ausführungsform ist das Modell des äquivalenten Abgassystems 18 als ein diskretes Zeitsystem aufgebaut. Das Modell des äquivalenten Abgassystems 18 kann jedoch als ein kontinuierliches Zeitsystem aufgebaut sein, und ein Algorithmus zum Bestimmen der geschätzten Differenzialausgabe VO2 bar des O2-Sensors 12 kann auf Grundlage des Modells als ein kontinuierliches Zeitsystem aufgebaut sein, und ein Algorithmus eines Regelungsprozesses zum Bestimmen des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t kann auf Grundlage des Modells als ein kontinuierliches Zeitsystem aufgebaut sein.
  • In der obigen Ausführungsform sind die LAF-Sensoren (Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren mit breitem Bereich) 13, 14 als Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren verwendet. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren können jedoch einen gewöhnlichen O2-Sensor oder beliebige weitere Typen von Sensoren umfassen, soweit sie ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis erfassen können.
  • In der obigen Ausführungsform ist der O2-Sensor 12 als ein Abgassensor verwendet. Der Abgassensor kann beliebige jegliche weitere Typen von Sensoren umfassen, soweit sie die Konzentration einer bestimmten Komponente eines Abgases stromabwärts des katalytischen Wandlers erfassen können. Wenn z.B. Kohlenmonoxid (CO) in einem Abgas stromabwärts des katalytischen Wandlers gesteuert/geregelt werden soll, dann kann der Abgassensor einen CO-Sensor umfassen. Wenn Stickoxid (NOx) in einem Abgas stromabwärts des katalytischen Wandlers gesteuert/geregelt werden soll, kann der Abgassensor einen NOx-Sensor umfassen. Wenn Kohlenwasserstoff (HC) in einem Abgas stromabwärts des katalytischen Wandlers gesteuert/geregelt werden soll, kann der Abgassensor einen HC-Sensor umfassen. Wenn ein Dreiwege-Katalysator verwendet wird, dann kann er sogar dann gesteuert/geregelt werden, um die Reinigungsleistung des Dreiwege-Katalysators zu maximieren, wenn die Konzentration von jeder der obigen Gaskomponenten erfasst wird. Wenn ein katalytischer Wandler zu einer Oxidation oder Reduktion verwendet wird, dann kann eine Reinigungsleistung des katalytischen Wandlers gesteigert werden, indem eine Gaskomponente, die gereinigt werden soll, direkt erfasst wird.
  • Obwohl eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben und gezeigt wurde, sollte verstanden werden, dass verschiedene Veränderungen und Modifizierungen darin vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen der angehängten Ansprüche abzuweichen.

Claims (23)

  1. Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, bei welcher alle Zylinder in eine Mehrzahl von Zylindergruppen eingeteilt sind und mit einem Abgassystem, das eine Mehrzahl von Hilfsabgaskanälen zum Ablassen von Abgasen umfasst, welche erzeugt werden, wenn ein Luft-Krafstoff-Gemisch von Luft und Kraftstoff von den Zylindergruppen jeweils verbrannt wird, wobei ein Hauptabgaskanal die Hilfsabgaskanäle auf stromabwärtigen Seiten derselben miteinander verbindet, mit einem in dem Hauptabgaskanal angebrachten Abgassensor zum Erfassen der Konzentration einer gegebenen Komponente in den durch den Hauptabgaskanal strömenden Abgasen und mit einem katalytischen Wandler, welcher stromaufwärts des Abgassensors mit den Hilfsabgaskanälen und/oder dem Hauptabgaskanal verbunden ist, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Krafstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, derart gesteuert/geregelt wird, dass eine Ausgabe von dem Abgassensor zu einem vorbestimmten Sollwert konvergiert, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren, welche jeweils in den Hilfsabgaskanälen stromaufwärts des katalytischen Wandlers angebracht sind, zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Krafstoff-Gemisches, das in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird; wobei das Abgassystem ein Objekt-Abgassystem umfasst, welches stromaufwärts des Abgassensors angeordnet ist und welches die Hilfsabgaskanäle und den katalytischen Wandler umfasst, wobei das Objekt-Abgassystem einem System zum Erzeugen einer Ausgabe des Abgas sensors ausgehend von einem kombinierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalent ist, welches bestimmt wird, indem die Werte von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen von Luft-Krafstoff-Gemischen kombiniert werden, welche von den Zylindergruppen jeweils verbrannt werden, und zwar gemäß einem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells; ein Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel zum sequenziellen Erzeugen von Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche einen Sollwert für das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, das erforderlich ist, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, wobei das dem Objekt-Abgassystem äquivalente System als ein zu steuerndes/regelndes Objekt dient; ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel zum sequenziellen Erzeugen von Soll-Luft-Kraftoff-Verhältnis-Daten ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, gemäß einem vorbestimmten Konvertierungsprozess, und zwar basierend auf Eigenschaften eines Filterprozesses, der mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells identisch ist, wobei die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für das Luft-Krafstoff-Gemisch repräsentieren, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis von den Zylindergruppen gemeinsam genutzt wird, wobei die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugt werden, indem die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten dem Filterprozess unterzogen werden; und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Krafstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, um eine Ausgabe eines jeden der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren, welches durch die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, die von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filterprozess vom Typ des gemischten Modells einen Filterprozess umfasst, um das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus zu erhalten, durch Kombinieren einer Mehrzahl von Zeitreihenwerten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen in einem Steuer/Regelzyklus verbrannt wird, der früher liegt als der Steuer/Regelzyklus, gemäß einer linearen Funktion, welche die Zeitreihenwerte als Komponenten derselben aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ein Mittel umfasst zum Erzeugen von Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, und zwar gemäß einem vorbestimmten Betriebsverfahren, das bestimmt wird von einer linearen Funktion, in welcher die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus Zeitreihendaten der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu einer früheren Zeit als der Steuer/Regelzyklus als Komponenten der linearen Funktion verwenden.
  4. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ein Mittel umfasst zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, und zwar gemäß einem Algorithmus eines Regelungsprozesses, welcher basierend auf einem vorbestimmten Modell des Systems aufgebaut ist, das dem Objekt-Abgassystem äquivalent ist, welches als ein System zum Erzeugen von Daten definiert ist, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, mit wenigstens einer Ansprechverzögerung von den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Modell ein Modell umfasst, welches ein Verhalten des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Modell ein Modell umfasst, welches Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit Daten ausdrückt, welche die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus und die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiterhin umfassend ein erstes Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, indem ein Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess des Typs mit gemischtem Modell hinsichtlich der Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren identisch ist, und umfassend ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren eines Werts eines Parameters des Modells, welcher eingestellt werden soll unter Verwendung der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die durch das erste Filtermittel bestimmt werden, und der Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, wobei der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung des Wertes des Parameters umfasst, welcher von dem Identifizierungsmittel identifiziert wird.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, welche einen geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors nach einer Totzeit repräsentieren, gemäß einem Algorithmus, der basierend auf einem vorbestimmten Modell des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems aufgebaut ist, welches definiert ist als ein System zum Erzeugen von Daten, die die Ausgabe des Abgassensors mit einer Ansprechverzögerung und der Totzeit repräsentieren, und zwar ausgehend von den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, wobei das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ein Mittel zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten umfasst, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert gemäß einem Algorithmus eines Regelungsprozesses zu konvergieren, welcher unter Verwendung der Daten aufgebaut ist, die durch das Schätzmittel erzeugt werden.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend ein Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen eines geschätzten Wertes der Ausgabe des Abgassensors nach einer Gesamt-Totzeit, welche die Summe einer Totzeit des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems und einer Totzeit eines Systems ist, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel und die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern umfasst, gemäß einem Algorithmus, welcher basierend auf einem vorbestimmten Modell des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems aufgebaut ist, das definiert ist als ein System zum Erzeugen von Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors mit einer Ansprechverzögerung und der Totzeit repräsentieren, ausgehend von den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die das kombinierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, und auf einem vorbestimmten Modell des Systems, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel und die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern umfasst, das definiert ist als ein System zum Erzeugen der Kombinertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten mit der Totzeit, ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, wobei das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ein Mittel zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten umfasst, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert gemäß einem Algorithmus eines Regelungsprozesses zu konvergieren, welcher unter der Verwendung von Daten, die durch das Schätzmittel erzeugt werden, aufgebaut ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin umfassend ein erstes Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten durch Bewirken eines Filterprozesses, welcher mit dem Filterprozess des Typs des gemischten Modells hinsichtlich der Ausgabe eines jeden der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren identisch ist, wobei der durch das Schätzmittel ausgeführte Algorithmus einen Algorithmus umfasst zum Erzeugen der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, unter Verwendung der Daten, die die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren und der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche durch das erste Filtermittel erzeugt werden.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin umfassend ein erstes Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten durch Bewirken eines Filterprozesses, welcher mit dem Filterprozess des Typs des gemischten Modells hinsichtlich der Ausgabe jeder der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren identisch ist, wobei der durch das Schätzmittel ausgeführte Algorithmus einen Algorithmus umfasst zum Erzeugen der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, und zwar unter Verwendung der Daten, die die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem ersten Filtermittel erzeugt werden, und der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel ein Mittel umfasst zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, abhängig von einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches ein anderes ist als das Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis, das durch die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, welche durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt wird, abhängig von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, weiterhin umfassend ein zweites Filtermittel zum sequenziellen Bestimmen tatsächlich verwendeter Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten als Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten entsprechend einem tatsächlichen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, indem ein Filterprozess bewirkt wird, welcher mit dem Filterprozess des Typs des gemischten Modells hinsichtlich der Daten identisch ist, die das tatsächliche Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, welches tatsächlich durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen zu manipulieren, wobei das Schätzmittel ein Mittel umfasst zum Erzeugen der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, unter Verwendung der tatsächlichen verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die von dem zweiten Filtermittel bestimmt werden, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Modell des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems ein Modell umfasst, welches ein Verhalten des Systems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Modell des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems ein Modell umfasst, welches die Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit den Daten ausdrückt, die die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus repräsentieren, und mit den Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus, welcher um eine Totzeit des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems früher als der Steuer/Regelzyklus liegt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, weiterhin umfassend ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren von Werten von Parametern des Modells des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems, welche eingestellt werden sollen unter Verwendung der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die von dem ersten Filtermittel bestimmt werden, und der Ausgabe, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentiert, wobei der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus zum Verwenden der Werte der Parameter umfasst, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden, um die Daten zu erzeugen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus umfasst, welcher basierend auf dem Modell des dem Objekt-Abgassystem äquivalenten Systems aufgebaut ist, um die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung der Werte der Parameter zu erzeugen, welche durch das Identifizierungsmittel identifiziert werden.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus umfasst zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors, welcher von den Daten repräsentiert wird, die von dem Schätzmittelerzeugt werden, zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus eines Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses umfasst.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess einen adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess umfasst.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses als eine Schaltfunktion für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess eine lineare Funktion verwendet, welche als Komponenten eine Mehrzahl von Zeitreihendaten der Differenz zwischen der Ausgabe des Abgassensors und dem vorbestimmten Sollwert aufweist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses als eine Schaltfunktion für den Schiebemodus-Steuer/Regelprozess eine lineare Funktion verwendet, welche als Komponenten eine Mehrzahl von Zeitreihendaten der Differenz zwischen einem geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors, welcher durch die Daten repräsentiert wird, die durch das Schätzmittel erzeugt werden, und dem vorbestimmten Sollwert aufweist.
  22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel ein Mittel umfasst zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, um die Ausgabe eines jeden der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren, welches durch die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, die von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, jeweils unter Verwendung eines Regelungsmittels des rekursiven Typs für die Zylindergruppen.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei jedes der Regelungsmittel des rekursiven Typs eine adaptive Steuer/Regeleinrichtung umfasst.
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