DE60029893T2 - Luft-Kraftstoffverhältnissteuerapparat für multizylindrigen Verbrennungsmotor - Google Patents

Luft-Kraftstoffverhältnissteuerapparat für multizylindrigen Verbrennungsmotor 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 14 bis 16 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.
  • 17 der beiliegenden Zeichnungen zeigt schematisch einen Sechs-Zylinder-Reihen-Motor 101 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 14 sind katalytische Wandler 9, 10 mit den jeweiligen Hilfsabgasrohren 6, 7 verbunden. In 15 sind katalytische Wandler 9, 10, 11 jeweils mit den Hilfsabgasrohren 6, 7 und dem Hauptabgasrohr 8 verbunden. In 16 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 14 bis 16 gezeigt sind, anwendbar, sondern ebenso auf das Abgassystem des Sechs-Zylinder-Reihenmotors 101, welcher in 17 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 das 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 14 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 15 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 16 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 7, 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 Berechnungsalgorithmus für das 2-Eingabe-, 1-Ausgabe-System. Das komplexe Modell und der komplexe Berechnungsalgorithmus neigen dazu, einen Modellierungsfehler 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 in der Lage ist, in angemessener Weise Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von jeweiligen Zylindergruppen zu steuern/regeln, um eine Ausgabe eines O2-Sensors, welcher in einem Hauptabgaskanal stromabwärts eines katalytischen Wandlers angeordnet ist, gemäß einem relativ einfachen Prozess ohne die Notwendigkeit eines komplexen Modells und eines komplexen Algorithmus zu einem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren.
  • 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 Konvertierens einer Ausgabe eines Abgassensors zu einem Sollwert genau und stabil durchzuführen.
  • Um die obigen Aufgaben zu erfüllen, ist nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern nach Anspruch 1 bereitgestellt. Bei wenigstens einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Zylinder der Maschine in eine Mehrzahl von Zylindergruppen eingeteilt 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, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel zum sequenziellen Erzeugen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, um eine Ausgabe von dem Abgassensor zu einem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, abhängig von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, wobei das Abgassystem ein System umfasst, welches ein Objektabgassystem umfasst, das stromaufwärts des Abgassensors angeordnet ist und die Hilfsabgaskanäle und den katalytischen Wandler, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel und die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern umfasst, wobei das System einem System äquivalent ist zum Erzeugen einer Ausgabe des Abgassensors von einem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, welches bestimmt wird, indem die Werte der Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnisse für alle Zylindergruppen jeweils gemäß einem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells kombiniert werden, und ein Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel zum sequenziellen Erzeugen von Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, das erforderlich ist, um die Ausgabe von dem Abgassensor zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, wobei das äquivalente System als ein zu steuerndes/regelndes Objektsystem dient, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel zum sequenziellen Erzeugen der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten dient, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel gemäß einem vorbestimmten Konvertierungsprozess erzeugt werden, der basierend auf Eigenschaften des Filterprozesses vom Typ des gemischten Modells bestimmt wird, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, von den Zylindergruppen gemeinsam genutzt wird.
  • Bei der obigen Anordnung wird das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingeführt, welches erzeugt wird, indem die Werte der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Luft-Kraftstoff-Gemische kombiniert werden, welche in den Zylindergruppen verbrannt werden, und zwar gemäß dem Filterprozess des Typs des gemischten Modells. Deshalb kann das System (im Folgenden als „tatsächliches Objektsystem" bezeichnet), welches das Objekt-Abgassystem umfasst, das stromaufwärts des Abgassensors angeordnet ist und die Hilfsabgaskanäle und den katalytischen Wandler, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel und die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern umfasst, als dem System (das zu steuernde/regelnde Objektsystem) zum Erzeugen der Ausgabe des Abgassensors ausgehend von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis äquivalent angesehen werden. Anders ausgedrückt kann das tatsächliche Objektsystem als einem 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System 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 System eingeführt wurde, welches dem tatsächlichen Objektsystem äquivalent ist, um die Ausgabe des Abgassensors zu steuern/regeln, welches die Ausgabegröße von dem äquivalenten System bei dem vorbestimmten Sollwert ist, kann das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als eine Steuer/Regeleingabe an das Objektsystem manipuliert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel sequenziell Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche ein Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, das erforderlich ist, um die Ausgabe von dem Abgassensor zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, wobei das dem tatsächlichen Objektsystem äquivalente System als ein zu steuerndes/regelndes Objektsystem dient.
  • Das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel kann lediglich die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten als eine einzige Steuer/Regeleingabe an das Objekt-System erzeugen. Deshalb kann das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel 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 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 das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis somit definiert ist, 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. Nach 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-Datenerzeugungsmittel 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-Datenerzeugungsmittel gemäß einem vorbestimmten Konvertierungsprozess erzeugt werden, der ein Prozess ist, welcher eine Umkehrung des Filterprozesses ist, und zwar basierend auf Eigenschaften des Filterprozesses vom Typ des gemischten Modells, 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.
  • Deshalb ist es möglich, ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jede der Zylindergruppen zu erhalten, was erforderlich ist, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem 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 Luft-Kraftstoff-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, abhängig von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten-Erzeugungsmittel erzeugt werden. Somit kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, derart manipuliert werden, dass es die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert konvergiert.
  • 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 zu konvergieren, und zwar gemäß einem relativ einfachen Prozess ohne die Notwendigkeit für ein komplexes Modell und Algorithmus. Indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeder der Zylindergruppen abhängig von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis manipuliert wird, 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, ist 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 Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus zu erhalten, und zwar durch Kombinieren einer Mehrzahl von Zeitreihenwerten des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jede der Zylindergruppen in einem Steuer/Regelzyklus, 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 Soll-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 Soll-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 Soll-Kombiniertes-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.
  • Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel umfasst ein Mittel zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, und zwar gemäß einem Feedforward-Steuer/Regelprozess, der an den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ausgeführt wird, welche von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  • Folglich kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, manipuliert werden, um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, und zwar gemäß einem einfachen Prozess ohne Verwendung eines Sensors zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird. Die Wirkung eines Fehlers zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentiert wird, kann von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten absorbiert werden, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Datenerzeugungsmittel erzeugt 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 tatsächliche Objektsystem die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindernden und den katalytischen Wandler umfasst, ist es wahrscheinlich, dass eine Veränderung der Ausgabe des Abgassensors, welche als die Ausgabegröße zu dem Objektsystem dient, im Ansprechen auf eine Veränderung der Eingabegröße zu dem Objektsystem, welches dem tatsächlichen Objektsystem äquivalent ist, durch eine Ansprechverzögerung beeinflusst wird, welche durch die Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und 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 Objektystems aufgebaut ist, das als ein System zum Erzeugen von Daten definiert ist, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, mit wenigstens einer Ansprechverzögerung aus den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  • Indem somit die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erzeugt werden, indem der Algorithmus des Regelungsprozesses verwendet wird, welcher basierend auf dem Modell des Objektsystems aufgebaut ist, und zwar hinsichtlich der Ansprechverzögerung desselben, wird der Effekt der Ansprechverzögerung auf Grund der in dem tatsächlichen Objektsystem umfassten Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und des 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 Objektsystem ein 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System ist, kann das Objektsystem aus einer einfachen Anordnung aufgebaut sein.
  • In dem obigen Modell sollten die Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten vorzugsweise die Differenz zwischen einem tatsächlichen Soll-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.
  • 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 Objektsystems 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 wird 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 von 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 nach der Veränderungsrate der Ausgabe des Abgassensors gebildet werden. Folglich wird die Zuverlässigkeit der erzeugten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten erhöht.
  • Bei der so 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 Objektsystems mit dem Algorithmus des Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses verwendet. Das Modell sollte vorzugsweise ein Modell umfassen, welches ein Verhalten des Objektsystems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt, obwohl es ein Modell umfassen kann, welches ein Verhalten des Objektsystems mit einem kontinuierlichen Zeitsystem ausdrückt.
  • Wenn das Verhalten des Objektsystems 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 Objektsystems 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 so aufgebaute Modell kann in angemessener Weise das Verhalten des Objektsystems 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 Objektsystems.
  • Wenn das Modell des Objektsystems das Modell des diskreten Zeitsystems umfasst, wie oben beschrieben ist, sollte die Vorrichtung weiterhin ein Identifizierungsmittel umfassen zum sequenziellen Identifizieren eines Werts eines Parameters des Modells, welcher eingestellt werden soll unter Verwendung der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt wurden, 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 neuer 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 Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren, dann sind Koeffizientenparameter jeweils relativ zu den Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in dem vergangenen Steuer/Regelzyklus und die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten repräsentieren, 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 Objektsystems zu identifizieren, welches auf den tatsächlichen Verhaltenseigenschaften des tatsächlichen Objektsystems basiert und sich häufig üblicherweise mit der Zeit verändert.
  • Bei dem Modell, welches das Objektsystem mit dem diskreten Zeitsystem ausdrückt, werden die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Datenerzeugungsmittel erzeugt wurden, und die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, verwendet, um die Parameter des Modells abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems sequenziell zu identifizieren.
  • Deshalb umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weiterhin das Identifizierungsmittel. Die Werte der Parameter des Modells werden sequenziell von dem Identifizierungsmittel identifiziert, und die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten werden unter Verwendung der identifizierten Werte der Parameter erzeugt. Es ist somit möglich, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems basierend auf dem tatsächlichen Verhalten des tatsächlichen Objektsystems von Zeit zu Zeit 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 Soll-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 Soll-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 einer festgelegten Abtastung („fixed tracing") 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 obigen Vorrichtung mit dem obigen Identifizierungsmittel 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, sondern kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in jeder der Zylindergruppen gemäß einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis manipulieren, welches ein anderes ist als die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, und zwar abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, z.B. dann, wenn die Brennkraftmaschine mit einer gestoppten Zufuhr von Kraftstoff in Betrieb ist oder derart in Betrieb ist, dass sie einen großen Bedarf an Ausgabeleistung erfüllt.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel 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 werden, abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, und das Identifizierungsmittel verwendet wird, umfasst die Vorrichtung weiterhin ein 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, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells identisch ist, an den Daten ausgeführt wird, die das tatsächliche Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, welches tatsächlich von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen zu manipulieren. Das Identifizierungsmittel umfasst ein Mittel zum Identifizieren des Werts des Parameters des Modells unter Verwendung der tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Filtermittel bestimmt werden, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  • Das Filtermittel bewirkt den Filterprozess, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells identisch ist, an den Daten, 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, und zwar entsprechend dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches 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 verwendet werden, um die Werte der Parameter des Modells zu identifizieren, identifiziert das Identifizierungsmittel die Werte der Parameter des Modells hinsichtlich der Tatsache, wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel tatsächlich manipuliert wird.
  • Deshalb geben die Werte der Parameter des Modells, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden, wider, wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel tatsächlich manipuliert wird. Folglich wird die Zuverlässigkeit der identifizierten Werte der Parameter des Modells erhöht.
  • In der Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Objektsystem eine relativ lange Totzeit haben, d.h. eine Zeit, welche, zu jedem Zeitpunkt benötigt wird, bis der Wert des tatsächlichen Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das die Eingabegröße zu dem Objektsystem ist, in der Ausgabe des Abgassensors wiedergegeben wird, und zwar wegen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, des katalytischen Wandlers und der Hilfsabgasrohre, welche relativ lang sind, in dem tatsächlichen Objektsystem. Dann, wenn das Objektsystem eine derartige Totzeit aufweist, würde die Stabilität des Steuer/Regelprozesses des Konvergierens der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert üblicherweise verringert werden, wenn das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzeugt 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 Objektsystems 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. 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 Objektsystems 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 Objektsystems zu kompensieren, und um die Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert stabil zu konvergieren.
  • Bei dem Modell des Objektsystems relativ zu dem Schätzmittel sollten die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten vorzugsweise den Unterschied zwischen einem tatsächlichen Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem vorbestimmten Bezugs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, und die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, sollten vorzugsweise den Unterschied zwischen einer tatsächlichen Ausgabe von dem Abgassensor und dem vorbestimmten Sollwert repräsentieren, zum Zwecke der Vergrößerung der Leichtigkeit, mit welcher der Algorithmus aufgebaut wird, um die Daten zu erzeugen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, und der Zuverlässigkeit des geschätzten Werts der Ausgabe des Abgassensors, der unter Verwendung des Algorithmus erzeugt wird. Bei dieser Anordnung repräsentieren die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, den Unterschied zwischen dem geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors und dem vorbestimmten Sollwert.
  • Wenn das Schätzmittel derart bereitgestellt ist, umfasst der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus 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 in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt wurden. Der Algorithmus gestattet, dass das Schätzmittel die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, sequenziell erzeugt.
  • 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, dann umfasst die Vorrichtung weiterhin ein 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, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells identisch ist, an Daten ausgeführt wird, 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 Verwendung der tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die von dem Filtermittel bestimmt werden, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  • Das Filtermittel bestimmt die tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten aus den Daten, welche das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel tatsächlich verwendet wird. Indem die tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet werden, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden, erzeugt das Schätzmittel Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren. Auf diese Weise 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 von dem Schätzmittel erzeugt werden und welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, wieder, 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 Objektsystems ein Modell umfasst, welches ein Verhalten des Objektsystems mit einem kontinuierlichen Zeitsystem ausdrückt. Das Modell des Objektsystems sollte jedoch vorzugsweise ein Modell umfassen, welches ein Verhalten des Objektsystems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt.
  • Indem das Verhalten des Objektsystems 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.
  • Das Modell des Objektsystems, welches das Verhalten des Objektsystems mit dem diskreten Zeitsystem ausdrückt, kann ein Modell umfassen, welches Daten ausdrückt, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, der vor dem Steuer/Regelzyklus liegt, und mit den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus, welcher um eine Totzeit des Objektsystems früher liegt als der Steuer/Regelzyklus.
  • Das so aufgebaute Modell kann das Verhalten des Objektsystems, umfassend seiner Ansprechverzögerung und seiner Totzeit angemessen ausdrücken.
  • Die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in dem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, sind ein so genannter autoregressiver Ausdruck und stehen zu einer Ansprechverzögerung des Objektsystems in Beziehung. Die Totzeit des Objektsystems wird durch die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten vor der Totzeit des Objektsystems ausgedrückt.
  • Wenn das Modell des Objektsystems durch das diskrete Zeitsystem ausgedrückt wird, umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren von Werten von Parametern des Modells des Objektsystems, welche eingestellt werden sollen, unter Verwendung der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel bestimmt wurden, und der Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren. Der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, umfasst einen Algorithmus zum Verwenden der Werte der Parameter, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden, um die Daten zu erzeugen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel 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 werden, und der Algorithmus des Schätzmittels die tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Filtermittel sequenziell bestimmt werden, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten verwendet, dann umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren von Werten von Parametern des Modells des Objektsystems, welche eingestellt werden sollen, unter Verwendung der tatsächlich verwendeten Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die in der Vergangenheit von dem Filtermittel bestimmt wurden, und den Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren. Der Algorithmus, welcher von dem Schätzmittel ausgeführt wird, umfasst einen Algorithmus zur Verwendung der Werte 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 Objektsystems 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, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, mit Daten ausdrückt, die die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, welcher vor dem Steuer/Regelzyklus liegt, und mit Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus, welcher um die Totzeit des Objektsystemss 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 Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in dem Steuer/Regelzyklus, welcher um die Totzeit des Objektsystems früher liegt als der Steuer/Regelzyklus, in den Parametern des Modells umfasst.
  • Da der Algorithmus des Schätzmittels auf dem Modell des Objektsystems 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 Objektsystems zu identifizieren.
  • Bei dem Modell, welches das Objektsystem mit dem diskreten Zeitsystem ausdrückt, werden die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt wurden, und die Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, verwendet, um die Parameter des Modells abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems sequenziell zu identifizieren.
  • Bei dem Filtermittel, welches zum Bestimmen der tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten bereitgestellt ist, wird bevorzugt, die tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu verwenden, um die Werte der Parameter zu identifizieren.
  • Bei der Vorrichtung mit dem Schätzmittel identifiziert das Identifizierungsmittel sequenziell die Werte der Parameter des Modells des Objektsystems und das Schätzmittel identifiziert sequenziell die Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, und zwar unter Verwendung der identifizierten Werte der Parameter. Es ist somit möglich, die Daten zu erzeugen, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems basierend auf dem tatsächlichen Verhalten, von Mal zu Mal, des tatsächlichen Objektsystems. Folglich kann die Zuverlässigkeit der Daten, welche den geschätzten Wert repräsentieren, vergrößert werden.
  • Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel 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, dann verwendet das Identifizierungsmittel die tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, um die Werte der Parameter zu identifizieren, sodass die identifizierten Werte der Parameter widergeben, wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulationsmittel tatsächlich manipuliert wird. Deshalb wird die Zuverlässigkeit der identifizierten Werte der Parameter vergrößert, und die Zuverlässigkeit der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, der von dem Schätzmittel ausgegeben wird, wird weiter vergrößert.
  • Folglich können die in hohem Maße zuverlässigen Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten gemäß dem Algorithmus des Regelungsprozesses erzeugt werden, welcher unter Verwendung der Daten, welche den geschätzten Wert repräsentieren, aufgebaut ist. Der Steuer/Regelprozess des Konvergierens der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert kann genau und stabil ausgeführt werden.
  • Wenn das Modell des Objektsystems 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 repräsentieren, und mit die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus, welcher um die Totzeit des Objekt-äquivalenten Systems vor dem Steuer/Regelzyklus liegt, dann identifiziert das Identifizierungsmittel wenigstens einen der Koeffizientenparameter, vorzugsweise alle Koeffizientenparameter, jeweils relativ zu den Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, und den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  • 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 einer festgelegten Abtastung („fixed tracing") usw., welches aufgebaut ist, um einen Fehler zwischen der Ausgabe des Abgassensors in dem Modell des Objektsystems und der tatsächlichen Ausgabe des Abgassensors zu minimieren.
  • Bei der Vorrichtung mit dem Identifizierungsmittel zusätzlich zu dem Schätzmittel, kann der Algorithmus des Regelungsprozesses zum Erzeugen der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten basierend auf einem Modell des Objektsystems aufgebaut werden, welches von dem Modell des Objektsystems in dem Schätzmittel gesondert bestimmt wird. Jedoch sollte der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, vorzugsweise ein Algorithmus sein, welcher basierend auf dem Modell des Objektsystems aufgebaut ist, um die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung des Werts der Parameter zu erzeugen, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden.
  • Indem der Algorithmus des Regelungsprozesses basierend auf dem Modell des Objektsystems aufgebaut wird, welches bestimmt wird, um den Algorithmus des Schätzmittels aufzubauen, ist es einfach, den Algorithmus des Regelungsprozesses unter Verwendung der Daten, welche den geschätzten Wert der Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, der von dem Schätzmittel erzeugt wird, aufzubauen. Gleichzeitig können, unter Verwendung der Werte der Parameter des Objektsystems, welche von dem Identifizierungsmittel identifiziert werden, und zwar gemäß dem Algorithmus des Regelungsprozesses, die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems 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 in hohem Maße 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.
  • Gemäß dem obigen Algorithmus des Regelungsprozesses ist es möglich, den Effekt der Totzeit des Objektsystems angemessen zu kompensieren und die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten zu erzeugen, welche beim Konvergieren der Ausgabe des Abgassensors zu dem vorbestimmten Sollwert in hohem Maße zuverlässig sind.
  • Bei der Vorrichtung mit dem Schätzmittel, wie es bei dem Algorithmus des Regelungsprozesses basierend auf dem Modell des Objektsystems, wie oben beschrieben, der Fall ist, umfasst der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus eines Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses.
  • Insbesondere umfasst der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess einen adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess.
  • Genauer gesagt weist der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess, welcher den adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozess umfasst, die oben erwähnten Eigenschaften auf. Indem die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter 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 dem 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 Objektsystems angemessen zu kompensieren.
  • 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 Abgas-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 Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung;
  • 8 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine der in 7 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 9 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitungssequenz der Abgas-Steuer/regeleinrichtung der in 1 gezeigten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuer/Regelvorrichtung;
  • 10 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine der in 9 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 11 ist ein Flussdiagramm einer weiteren Unterroutine der in 9 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 12 ist ein Flussdiagramm noch einer weiteren Unterroutine der in 9 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 13 ist ein Flussdiagramm noch einer weiteren Unterroutine der in 9 gezeigten Verarbeitungssequenz;
  • 14 ist ein Blockdiagramm eines Abgassystems eines V-Motors als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern; und
  • 15 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Abgassystems eines V-Motors als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern.
  • 16 ist ein Blockdiagramm noch eines weiteren Abgassystems eines V-Motors als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern; und
  • 17 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 13 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.
  • 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 Δ 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 Δ entspricht, ist das Ausgabesignal VO2/OUT von dem O2-Sensor 12 gesättigt und hat ein im Wesentlichen konstantes Niveau.
  • 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 12 zu dem vorbestimmten Sollwert VO2/TARGET durchzuführen.
  • Insbesondere weist das System eine Steuer/Regeleinrichtung 15 (im Folgenden als "Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 (insbesondere ein Sollwert für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für jede der Zylindergruppen 3, 4, wie sie durch die Sauerstoff-Konzentration von Abgasen erkannt werden, welche die Summe von Abgasen von den Zylindern der Zylindergruppen 3, 4 sind), 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, zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, indem in vorbestimmten Steuer/Regelzyklen ein Prozess eines Anpassens von Kraftstoffzufuhrmengen (Kraftstoffeinspritzmengen) für die Zylindergruppen 3, 4 ausgeführt wird, abhängig von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 bestimmt wird.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 wird mit 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 Kühlmitteltemperatur usw. des Motors 1 versorgt. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 ausgeführt wird, eine Zeitdauer, welche mit einer Kurbelwellenwinkelperiode (so genannte TDC) des Motors 1 synchron ist.
  • Die konstante Periode der Steuer/Regelzyklen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 ist länger als die Kurbelwellenwinkelperiode (TDC) des Motors 1.
  • Die Steuer/Regelprozesse, welche von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/Regeleinrichtung 15 und der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 ausgeführt werden, werden unten beschrieben werden.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 führt in gegebenen Steuer/Regelzyklen einer konstanten Periode einen Prozess eines sequenziellen Bestimmens von Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen KCMD 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, wie z. B. Ansprechverzögerungseigenschaften und Totzeit eines Systems, welches durch das Bezugszeichen 17 in 1 bezeichnet wird (im Folgenden als "Objektsystem 17" bezeichnet), das eine Kombination eines Abschnitts des Abgassystems des Motors 1 ist, der von der Maschine 1 bis zu dem O2-Sensor 12 reicht, d. h. ein Abschnitt, welcher stromaufwärts des O2-Sensors 12 verläuft und die Hilfsabgasrohre 6, 7 und die katalytischen Wandler 9, 10, 11 und die Maschine 1 und die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 umfasst.
  • Um den obigen Prozess auszuführen, wird das Objektsystem 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 Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (durch KCMD/T bezeichnet), welches erzeugt wird, indem die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 gemäß einem (später beschriebenen) Filterprozess kombiniert werden.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist das Objektsystem 17 einem 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System 18 äquivalent, da es mit dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T als eine Eingabegröße versorgt wird und da es die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 als eine Ausgabegröße ausgibt. Das äquivalente System 18 (im Folgenden als "Objekt-äquivalentes System 18" bezeichnet) ist als ein System definiert, welches ein Ansprechverzögerungselement und ein Totzeitelement umfasst.
  • Das Ansprechverzögerungselement des Objekt-äquivalenten Abgassystems 18 wird in erster Linie durch die Maschine 1 und die katalytischen Wandler 9, 10, 11 des Objektsystems 17 verursacht. Das Totzeitelement des Objektäquivalenten Systems 18 wird in erster Linie durch die Hilfsabgasrohre 6, 7 und die katalytischen Wandler 9, 10, 11 des Objektsystems 17 verursacht.
  • Gemäß dem Basissteuer/regelprozess, welcher von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 ausgeführt wird, wird ein Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T als eine Steuer/Regeleingabe für das Objekt-äquivalente System 18 in Steuer/Regelzyklen sequenziell bestimmt, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 als eine Ausgabegröße des Objekt-äquivalenten Systems 18 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, und zwar gemäß einem Regelungsalgorithmus zum Steuern/Regeln des Objekt-äquivalenten Systems 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. Während das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD von den Zylindergruppen 3, 4 in der vorliegenden Ausführungsform gemeinsam verwendet wird, werden das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Zylindergruppe 3 und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Zylindergruppe 4 voneinander verschieden beschrieben und als KCMD/A bzw. KCMD/B bezeichnet.
  • Um den obigen Steuer/Regelprozess auszuführen, wird im Voraus ein Modell aufgebaut, welches das Verhalten des Objekt-äquivalenten Systems 18 repräsentiert. Um einen derartigen Modus aufzubauen, wird die Differenz zwischen dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T und einem vorbestimmten Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE (KCMD/T – FLAF/BASE im Folgenden als "Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t" bezeichnet) als die Eingabegröße zu dem Objektäquivalenten System 18 verwendet, und die Differenz zwischen der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 und des Sollwerts VO2/TARGET (= VO2/OUT – VO2/TARGET, im Folgenden als "Differenzialausgabe VO2" bezeichnet) wird als die Ausgabegröße von dem Objekt-äquivalenten System 18 verwendet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t entspricht den Soll-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 Objekt-äquivalenten Systems aufgebaut, indem das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t und die Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 wie folgt verwendet werden:
    Das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 18 ist als ein Modell aufgebaut, welches das Verhalten des Objekt-äquivalenten Systems 18 mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt (genauer gesagt ein autoregressives Modell mit einer Totzeit in dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als der Eingabegröße zu dem Objekt-äquivalenten System 18) gemäß der vorliegenden Gleichung (1): VO2(k+1) = a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+b1·kcmd/t(k-d) (1)bei welcher "k" eine ganze Zahl repräsentiert, die die Ordinalzahl eines Steuer/Regelzyklus mit diskreter Zeit der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 anzeigt und bei welcher "d" die Anzahl an Steuer/Regelzyklen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 repräsentiert, die die Totzeit repräsentiert, welche erforderlich ist, bis der Wert des Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD/T oder des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t in jedem Steuer/Regelzyklus in der Ausgabe VO2/OUT oder der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 wiedergegeben wird. Die Totzeit d 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 Objekt-äquivalenten Systems 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-Sensor 12 als die Ausgabegröße von dem Objekt-äquivalenten System 18.
  • Der dritte Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (1) repräsentiert ein Totzeit-Element des Objekt-äquivalenten Systems 18 und drückt genauer gesagt das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als die Eingabegröße zu dem Objekt-äquivalenten System 18 aus, welches die Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18 umfasst. In dem dritten Ausdruck repräsentiert "b1" einen Verstärkungskoeffizienten relativ zu dem Element oder, anders ausgedrückt, einen Koeffizientenparameter relativ zu dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als die Eingabegröße zu dem Objekt-äquivalenten System 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 Objekt-äquivalenten Systems 18, welches als das diskrete Zeitsystem gemäß der Gleichung (1) ausgedrückt ist, ist die Differenzialausgabe VO2(k+1) des O2-Sensor 12 als die Ausgabegröße von dem Objekt-äquivalenten System 18 in jedem Steuer/Regelzyklus der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 durch eine Mehrzahl (zwei in dieser Ausführungsform) von Differentialausgaben VO2(k), VO2(k-1) in Steuer/Regelzyklen vor dem Steuer/Regelzyklus und ein Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k-d) als die Eingabegröße zu dem Objekt-äquivalenten System 18 in einem Steuer/Regelzyklus vor der Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18 ausgedrückt.
  • Das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T als die Eingabegröße zu dem Objekt-äquivalenten System 18 ist als die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse KCMD/A, KCMD/B für die Zylindergruppen 3, 4 definiert, wenn sie bezogen auf Zylindergruppen 3, 4 gemäß einem Filterprozess vom unten beschriebenen Typ des gemischten Modells kombiniert werden. Da das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 18 das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t (= KCMD/T – FLAF/BASE) verwendet, ist das Soll- Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als eine Kombination der Differenz kcmd/a (= KCMD/A – FLAF/BASE, im Folgenden als "Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/a" bezeichnet) zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/A für die Zylindergruppe 3 und dem Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE und der Differenz kcmd/b (= KCMD/B – FLAF/BASE, im Folgenden als ""Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/b" bezeichnet) zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/B für die Zylindergruppe 4 und dem Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE definiert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist deshalb das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als die Soll-Differential-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse kcmd/a, kcmd/b für die Zylindergruppen 3, 4 definiert, wenn sie durch den Filterprozess vom Typ des gemischten Modells kombiniert werden, welcher durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt wird: kcmd/t(k-d) = A1·kcmd/a(k-dA) + A2·kcmd/a(k-dA-1) + B1·kcmd/b(k-dB) + B2·kcmd/b(k-dB-1) (2)
  • Auf der rechten Seite der Gleichung (2) repräsentiert "dA" die Totzeit (im Folgenden als "Totzeit der Seite der Zylindergruppe 3" bezeichnet), welche nötig ist, bis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/A für die Zylindergruppe 3 in jedem Steuer/Regelzyklus der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 in der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 über die Zylindergruppe 3 und das Hilfsabgasrohr 6 wiedergegeben wird, und zwar hinsichtlich der Anzahl von Steuer/Regelzyklen der Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15, und "dB" repräsentiert die Totzeit (im Folgenden als "Totzeit der Seite der Zylindergruppe 4" bezeichnet), welche nötig ist, bis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/B für die Zylindergruppe 4 in jedem Steuer/Regelzyklus der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 in der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensors 12 über die Zylindergruppe 4 und das Hilfsabgasrohr 7 wiedergegeben wird, und zwar hinsichtlich der Anzahl von Steuer/Regelzyklen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15.
  • Die Werte der Totzeiten dA, dB hängen von den Betriebseigenschaften der Zylindergruppen 3, 4, 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 Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k-d) vor der Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18 gemäß einer linearen Funktion bestimmt, welche als ihre Komponenten eine Mehrzahl (zwei in dieser Ausführungsform) von Zeitreihendaten kcmd/a(k-dA), kcmd/a(k-dA-1), und zwar vor der Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3, des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/a für die Zylindergruppe 3, und eine Mehrzahl (zwei in der Ausführungsform) von Zeitreihendaten kcmd/b(k-dB), kcmd/b(k-dB-1), vor der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 3, des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/b für die Zylindergruppe 4, oder wird genauer gesagt gemäß einer linearen Kombination dieser Zeitreihendaten bestimmt.
  • Die Koeffizienten A1, A2, B1, B2 relativ zu den Zeitreihendaten kcmd/a(k-dA), kcmd/a(k-dA-1), kcmd/b(k-dB), kcmd/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 Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t ist als ein gewichteter Mittelwert der Zeitreihendaten kcmd/a(k-dA), kcmd/a(k-dA-1), kcmd/b(k-dB), kcmd/b(k-dB-1) signifikant.
  • Um das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t zu bestimmen, können mehr Zeitreihendaten des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/a, kcmd/b für die Zylindergruppen 3, 4 verwendet werden.
  • Das somit in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmte Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t ist durch eine Gleichung gegeben, welche erhalten wird, indem die gesamte rechte Seite der Gleichung (2) um Steuer/Regelzyklen, welche der Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18 entsprechen, in die Zukunft verschoben wird.
  • Es wird angenommen, dass die Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und die 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 d des Objekt-äquivalenten Systems 18 gleich der kürzeren Totzeit der Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 ist, d.h. gleich der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 (d = dB), dann wird die folgende Gleichung (3) aus der Gleichung (2) erhalten: kcmd/t(k) = A1·kcmd/a(k-dD) + A2·kcmd/a(k-dD-1) + B1·kcmd/b(k) + B2·kcmd/b(k-1) (dD = dA – dB ≥ 0, d = dB) (3)
  • Deshalb ist das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus als die Zeitreihendaten kcmd/a(k-dD), kcmd/a(k-dD-1), kcmd/b(k), kcmd/b(k-1) der Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse kcmd/a, kcmd/b für die Zylindergruppen 3, 4 definiert, welche vor dem Steuer/Regelzyklus erhalten werden, und zwar wie sie von dem Filterprozess verarbeitet werden, welcher durch die Gleichung (3) repräsentiert wird.
  • Indem das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als die Steuer/Regeleingabe zu dem Objekt-äquivalenten System 18 bestimmt wird, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 zu konvergieren, werden die Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse KCMD/A, KCMD/B für die Zylindergruppen 3, 4 von den Zylindergruppen 3, 4 gemeinsam genutzt. Wenn das gemeinsam genutzte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Zylindergruppen 3, 4 durch KCMD (= KCMD/A = KCMD/B) repräsentiert wird und das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (= KCMD – FLAF/BASE) als die Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD und dem Referenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis FLAF/BASE durch kcmd (= kcmd/a = kcmd/b) repräsentiert wird, dann wird die Gleichung (3) als die folgende Gleichung (4) neu geschrieben: kcmd/t(k) = A1·kcmd(k-dD) + A2·kcmd(k-dD-1) + B1·kcmd(k) + B2·kcmd(k-1) (4)
  • Wenn das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T(k) oder das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmt wird, kann ein Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in jedem Steuer/Regelzyklus für die Zylindergruppen 3, 4 und damit ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) (= kcmd(k) + FLAF/BASE) unter Verwendung der Gleichung (4) bestimmt werden.
  • Insbesondere abhängig davon, ob die Differenz dD zwischen der Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 (dD = dA – dB, im Folgenden als "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 00460001
    Figure 00470001
  • Deshalb kann ein Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in jedem Steuer/Regelzyklus für die Zylindergruppen 3, 4 ausgehend von dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t(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-1) (die Gleichung (6)) in vergangenen Steuer/Regelzyklen bestimmt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Zylindergruppen-Totzeitdifferenz 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/Regelzyklus gemäß der Gleichung (5) bestimmt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die Totzeit d des Modells des Objektäquivalenten Systems 18 auf einen Wert eingestellt, welcher im Wesentlichen dem Wert der kürzeren Totzeit aus der Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 gleich ist, d.h. der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4. Da das Objektsystem 17 als eine Basis für das Objekt-äquivalente System 18 die Maschine 1 umfasst, sind die Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und die Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 länger, wenn die Drehzahl der Maschine 1 niedriger ist. Deshalb ist die Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4, auf welche die Totzeit d des Modells des Objekt-äquivalenten Systems 18 eingestellt ist, ein Wert, welcher der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 bei einer Leerlaufgeschwindigkeit der Maschine 1 im Wesentlichen gleich ist (z.B. d = 7 in der vorliegenden Ausführungsform).
  • In dieser Ausführungsform wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD von den Zylindergruppen 3, 4 gemeinsam genutzt und die obige Gleichung (4) wird als eine Basisformel verwendet, welche den Filterprozess vom Typ des gemischten Modells repräsentiert, zum Bestimmen des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t bezogen auf das Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd für die Zylindergruppen 3, 4.
  • Das somit bestimmte Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t ist bedeutsam als ein Sollwert für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, welches aus der Sauerstoffkonzentration von Abgasen als die Summe von Abgasen erkannt wird, die von den Zylindergruppen 3, 4 abgelassen werden und in der Nähe der Zylindergruppen 3, 4 kombiniert 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.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 bestimmt sequenziell in jedem Steuer/Regelzyklus das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t (die Steuer/Regeleingabe zu dem Objekt-äquivalenten System 18), welches notwendig ist, um die Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensor 12 zu "0" zu konvergieren, d.h. um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, und zwar gemäß einem Algorithmus, welcher auf Grundlage des Modells des Objekt-äquivalenten Systems 18 und des Filterprozesses vom Typ des gemischten Modells aufgebaut ist. Zum Bestimmen des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t kompensiert die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 Veränderungen der Verhaltenseigenschaften des Objekt-äquivalenten Systems 18 und der Ansprechverzögerung und Datenzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 eine funktionelle Anordnung auf, wie sie in 4 gezeigt ist.
  • Insbesondere hat die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 eine Subtraktionseinrichtung 22 zum Subtrahieren des Sollwerts VO2/TARGET von der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12, um die Differenzialausgabe VO2 sequenziell zu bestimmen und hat eine Identifizierungseinrichtung 23 (Identifizierungsmittel) zum sequenziellen Bestimmen identifizierter Werte a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 (im Folgenden als "identifizierte Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach" bezeichnet) auf, welche Parameter des Modells (die Gleichung (1)) des Objekt-äquivalenten Systems 18 sind, die eingestellt werden sollen.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 weist weiterhin eine Schätzeinrichtung 24 (Schätzmittel) auf zum sequenziellen Bestimmen eines geschätzten Werts VO2 Querstrich der Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12 (im Folgenden als "geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich" bezeichnet) als Daten, welche einen geschätzten Wert der Ausgabe VO2/OUT von dem O2-Sensor 12 nach einer Totzeit d des Objektäquivalenten Systems 18 repräsentieren, und 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 sequenziell 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 weiterhin die folgende funktionelle Anordnung, um das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD in dem Betriebsprozess der Identifizierungseinrichtung 23 und der Schätzeinrichtung 24 wiederzugeben:
    Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 Filter 29 (Filtermittel) auf zum Bewirken des Filterprozesses vom selben Typ wie die rechte Seite 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 Filter 29 ausgeführt wird, ist genau durch die unten gegebene Gleichung (7) angegeben, und das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t (k) wird in jedem Steuer/Regelzyklus der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 gemäß der Gleichung (7) bestimmt. rkcmd/t(k) = A1·rkcmd(k-dD) + A2·rkcmd(k-dD-1) + B1·rkcmd(k) + B2·rkcmd(k-1) (7)
  • Das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff- Verhältnis rkcmd/t(k) in jedem Steuer/Regelzyklus wird durch den Filterprozess gemäß der Gleichung (7) ausgehend von Zeitreihendaten rkcmd(k), rkcmd(k-1), rkcmd(k-dD), rkcmd(k-dD-1) des tatsächlich verwendeten Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd berechnet, 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-Steuer/regeleinrichtung 16 in jedem Steuer/Regelzyklus der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 tatsächlich verwendet wird, ist üblicherweise gleich einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k-1), welches schließlich von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-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 Filter 29 bestimmt wird, einen vorhergehenden Wert kcmd/t(k-1) des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/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 Dach, a2 Dach, b1 Dach, um einen Modellierungsfehler des Modells des Objektäquivalenten Systems 18 zu minimieren.
  • Die Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt in jedem der Steuer/Regelzyklen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 den Wert einer Differenzialausgabe VO2(k) des O2-Sensor 12 in dem vorliegenden Steuer/Regelzyklus an dem Modell des Objekt-äquivalenten Systems 18 (im Folgenden als "identifizierte Differenzialausgabe VO2(k) Dach" bezeichnet) gemäß der unten gezeigten Gleichung (8), welche erzeugt wird, indem die Gleichung (1), welche das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 18 repräsentiert, einen Steuer/Regelzyklus in die Vergangenheit verschoben wird, und indem die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 durch die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k-1) Dach, a2(k-1) Dach, b1(k-1) Dach ersetzt werden, welche in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wurden (derzeitige Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten).
  • Gemäß der Gleichung (8) kann die identifizierte Differenzialausgabe V2(k) Dach in jedem Steuer/Regelzyklus grundsätzlich bestimmt werden, indem die rechte Seite der Gleichung (8) berechnet wird, unter Verwendung der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k-1) Dach, a2(k-1) Dach, b1(k-1) Dach, welche in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wurden, der vergangenen Werte VO2(k-1), VO2(k-1) der Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12 und einem vergangenen Wert kcmd/t(k-d-1) des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t, welches von der später beschriebenen Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 bestimmt wird. VO ^2(k) = a1 ^(k-1)·VO2(k-1) + a2 ^(k-1)·VO2(k-2) + b1 ^(k-1)·kcmd/t(k-d-1) (8)
  • Wie oben beschrieben ist, manipuliert in der vorliegenden Ausführungsform die Kraftstoffzufuhrsteuer/regeleinrichtung 16 gelegentlich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in den Zylindergruppen 3, 4 tatsächlich verbrannt wird, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD nicht verwendet wird, welches von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 bestimmt wird. Um die Werte der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 zu identifizieren, während das tatsächliche Verhalten des Objektsystems 17 als eine Basis für das Objekt-äquivalente System 18 sequenziell reflektiert wird, wird deshalb als bevorzugt erachtet, das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t, welches von dem Filter 29 sequenziell bestimmt wird, zu verwenden, anstelle des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t, welches abhängig von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD bestimmt wird, das von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die identifizierte Differenzialausgabe VO2(k) Dach in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmt, indem das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t verwendet wird, welches von dem Filter 29 bestimmt wird, anstelle des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t auf der rechten Seite der Gleichung (8).
  • In Anbetracht der Tatsache, dass gewöhnlicherweise rkcmd/t(k) = rkcmd/t(k-1) gilt, wird die identifizierte Differenzialausgabe VO2(k) Dach gemäß der folgenden Gleichung (9) bestimmt: VO ^(k) = a1 ^(k-1)·VO2(k-1) + a2 ^(k-1)·VO2(k-2) + b1 ^(k-1)·rkcmd/t(k-d) = ΘT(k-1)·ξ(k) (9)wobei
    ΘT(k) = [a1 ^(k)a2 ^(k)b1 ^(k)]
    ξ(k) =[VO2(k-1) VO2(k-2) rkcmd/t(k-d)]
  • In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt deshalb die Identifizierungseinrichtung 23 den Wert einer identifizierten Differenzialausgabe VO2(k) Dach in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß der Gleichung (9), unter Verwendung der Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k-1) Dach, a2(k-1) Dach, b1(k-1) Dach, welche in dem vorangegangenen Steuer/Regelzyklus bestimmt werden, der Daten der vergangenen Werte der Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12, wie sie von der Subtraktionseinrichtung 22 berechnet wird (genauer gesagt, die Differenzialausgabe VO2(k-1) in einem ersten Steuer/Regelzyklus vor dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus und der Differenzialausgabe VO2(k-2) in einem zweiten Steuer/Regelzyklus vor dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus), und der Daten eines vergangenen Werts des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t, wie es von dem Filter 29 berechnet wird (genauer gesagt das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k-d) in einem Steuer/Regelzyklus vor der Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18).
  • Der Wert der Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18 in dem dritten Ausdruck der Gleichung (9) repräsentiert einen voreingestellten Wert (konstanter Wert, welcher ein voreingestellter Wert der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4 ist), wie oben beschrieben ist. In der Gleichung (9) 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(k) Dach und der derzeitigen tatsächlichen Differenzialausgabe VO2(k) von dem O2-Sensor 12, als einen Modellierungsfehler des Modells des Objekt-äquivalenten Systems gemäß der folgenden Gleichung (10) repräsentierend (die Differenz ID/E wird im Folgenden als "identifizierter Fehler ID/E" bezeichnet): ID/E(k) = VO2(k) – VO ^2(k) (10)
  • Die Identifizierungsvorrichtung 23 bestimmt weiterhin neue identifizierte Verstärkungskoeffizienten a1(k) Dach, a2(k) Dach, b1(k) Dach, 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 (11).
  • Das heißt, die Identifizierungseinrichtung 23 verändert die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k-1) Dach, a2(k-1) Dach, b1(k-1) Dach, 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) Dach, a2(k) Dach, b1(k) Dach zu bestimmen. θ(k) = θ(k-1) + Kp(k)·ID/E(k) (11)wobei Kb(k) einen kubischen Vektor repräsentiert, welcher aus der folgenden Gleichung (12) in jedem Steuer/Regelzyklus bestimmt wird, und eine Veränderungsrate (Verstärkung) bestimmt, welche von dem identifizierten Fehler ID/E der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach abhängt:
    Figure 00560001
    wobei P(k) eine kubische quadratische Matrix repräsentiert, welche in jedem Steuer/Regelzyklus durch eine rekursive Formel aktualisiert wird, die durch die folgende Gleichung (13) ausgedrückt wird:
    Figure 00560002
    wobei I eine Einheitsmatrix repräsentiert. In der Gleichung (13) 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 (13) 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 („fixed 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 Dach, a2 Dach, b1 Dach in jedem Steuer/Regelzyklus, um den identifizierten Fehler ID/E gemäß dem obigen Algorithmus zu minimieren (insbesondere die Verarbeitungssequenz eines sequenziellen Verfahrens von kleinsten Quadraten). Durch diese Verarbeitung ist es möglich, die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach sequenziell zu erhalten, welche mit dem tatsächlichen Verhalten des Objekt-äquivalenten Systems 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 Querstrich sequenziell, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 von dem O2-Sensor 12 nach der Totzeit d ist, um die Wirkung der Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18 für die Berechnung des Soll-Kombiniertes-Differenzial-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 Querstrich des O2-Sensors ist basierend auf dem Modell des Objektäquivalenten Systems 18, welches gemäß der Gleichung (1) ausgedrückt ist, wie folgt, aufgebaut:
    Indem die Gleichung (1) verwendet wird, kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2(k+d) des O2-Sensors 12 nach der Totzeit d in jedem Steuer/Regelzyklus ist, unter Verwendung von Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k-1) der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensor 12 und Zeitreihendaten kcmd/t(k-j) (j = 1, 2, ..., d) der vergangenen Werte des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t gemäß der folgenden Gleichung (14) ausgedrückt werden:
    Figure 00580001
    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 00580002
  • In der Gleichung (14) repräsentieren "a1", "a2" 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 (14), 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 (14) definiert sind.
  • In der Gleichung (14) entsprechen die Zeitreihendaten kcmd/t(k-1), ..., kcmd/t(k-d) der vergangenen Werte des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t dem tatsächlich verwendeten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD, welches von der Kraftstoffzufuhrsteuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird oder verwendet wurde, um die Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in den Zylindergruppen 3, 4 der Maschine 1 zu manipulieren. Wie oben beschrieben ist, kann die Kraftstoffzufuhrsteuer/regeleinrichtung 16 gelegentlich ein anderes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD verwenden, welches von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs-Steuer/regeleinrichtung 15 zum Manipulieren der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse in den Zylindergruppen 3, 4 bestimmt wird. Deshalb wird es, wie bei der Identifizierungseinrichtung 23, für die Schätzeinrichtung 24 als bevorzugt angesehen, das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t, welches von dem Filter 29 sequenziell bestimmt wird, eher zu verwenden als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches abhängig von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD bestimmt wird, das von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird, um die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich zu bestimmen, während das tatsächliche Verhalten des Objektsystems 17 als eine Basis für das Objektäquivalente System 18 sequenziell reflektiert wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform verwendet die Schätzeinrichtung 24 in Anbetracht von gewöhnlicherweise rkcmd/t(k) = rkcmd/t(k-1) Zeitreihendaten rkcmd/t(k-j+1) (j = 1, 2, ..., d) von derzeitigen und vergangenen Werte des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t, welches von dem Filter 29 sequenziell bestimmt wird, anstelle der Zeitreihendaten kcmd/t(k-j) (j = 1, 2, ..., d) der vergangenen Werte des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t gemäß der Gleichung (14). Die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich in jedem Steuer/Regelzyklus wird gemäß der folgenden Gleichung (15) bestimmt:
    Figure 00590001
  • In der vorliegenden Ausführungsform berechnet deshalb dies Schätzeinrichtung 24 in jedem Steuer/Regelzyklus die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich gemäß der Gleichung (15) unter Verwendung der Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k-1) des derzeitigen und des vergangenen Werts der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 und der Zeitreihendaten rkcmd(kj+1) (j = 1, ..., d) des derzeitigen und des vergangenen Werts des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd, welches von dem Filter 29 bestimmt wird.
  • Die Koeffizienten a1, a2 und β(j) (j = 1, 2, ..., d), welche benötigt werden, um die Gleichung (15) zu berechnen, werden gemäß der Definition berechnet, welche bezogen auf die Gleichung (14) gegeben ist, und zwar ausgehend von den jüngsten Werten (die Werte, welche in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus bestimmt werden) der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach, welche von der Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt werden. Die Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18, welche notwendig ist, um die Gleichung (15) zu berechnen, ist von dem Wert, welcher, wie oben beschrieben, errichtet ist.
  • 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 Objekt-äquivalenten System 18 gegeben werden soll, um die VO2/OUT des O2-Sensor 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, d.h. um die Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 zu "0" zu konvergieren, und zwar gemäß dem Algorithmus eines adaptiven Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses, welcher ein adaptives Steuer/Regelgesetz (adaptiver Algorithmus) umfasst, um die Wirkung einer Störung in 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 (16) definiert: σ(k) = s1·VO2(k) + s2·VO2(k-1) = S·X (16)wobei
    Figure 00610001
  • 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 (16) 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, so dass sie die Bedingung der folgenden Gleichung (17) erfüllen:
    Figure 00620001
    (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 so 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 als eine Schaltlinie bezeichnet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden die Zeitreihendaten der geschätzten Differenzialausgabe VO2 Querstrich, 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/t, 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 Objekt-äquivalente System 18 gemäß dem Reaching-Steuer/regelgesetz angewendet werden soll, und einer Eingabekomponente Uadp (im Folgenden als "adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp" bezeichnet), die auf das Objekt-äquivalente System 18 gemäß dem adaptiven Steuer/Regelgesetz angewendet werden soll (siehe die folgende Gleichung (18)). kcmd/t(k) = Ueq(k) + Urch(k) + Uadp(k) (18)
  • Die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, die Reaching-Steuer/regelgesetzeingabe Urch und die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp werden bestimmt auf Grundlage der Gleichung des Modells des Objektäquivalenten Systems 18, das durch die Gleichung (1), wie folgt, ausgedrückt wird:
    Die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, welche eine Eingabekomponente ist, die auf das Objekt-äquivalente System 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 (1), (16) verwendet werden, ist die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq, welche die obige Bedingung erfüllt, durch die folgende Gleichung (19) gegeben:
    Figure 00640001
  • Die Gleichung (19) 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 (20) bestimmt:
    Figure 00640002
  • Insbesondere wird die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch(k) in jedem Steuer/Regelzyklus proportional zu dem Wert der Schaltfunktion σ(k+d) nach der Totzeit d hinsichtlich der Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18 bestimmt.
  • Der Koeffizient F (welcher die Verstärkung des Reaching-Steuer/Regelgesetzes bestimmt) in der Gleichung (20) ist derart eingestellt, dass er die Bedingung erfüllt, welche durch die folgende Gleichung (21) ausgedrückt ist: 0 < F < 2 (21)(vorzugsweise 0 < F < 1).
  • Die bevorzugte Bedingung, welche durch die Gleichung (21) ausgedrückt ist, ist eine Bedingung, welche bevorzugt wird, um zu verhindern, dass der Wert der Schaltfunktion σ schwingende (so genanntes Flattern) bezogen auf "0" schwankt.
  • Die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp wird grundsätzlich gemäß der folgenden Gleichung (22) bestimmt (ΔT in der Gleichung (22) repräsentiert die Periode (konstanter Wert) der Steuer/Regelzyklen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15):
    Figure 00650001
  • Die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp(k) in jedem Steuer/Regelzyklus wird proportional zu einem integrierten Wert (welche einem Integral der Werte der Schaltfunktion σ entspricht) über Steuer/Regelzyklen des Produkts von Werten der Schaltfunktion σ bis nach der Totzeit d und der Periode ΔT der Steuer/Regelzyklen hinsichtlich der Totzeit d bestimmt.
  • Der Koeffizient G (welcher die Verstärkung des adaptiven Steuer/Regelgesetzes bestimmt) in der Gleichung (22) ist derart eingestellt, dass er die Bedingung der folgenden Gleichung (23) erfüllt:
    Figure 00650002
  • Ein spezifischer Prozess von Ableitungsbedingungen zum Aufstellen der Gleichungen (22), (23) 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 Objekt-äquivalenten System 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 (19), (20), (22) bestimmt werden. Die Differenzialausgaben VO2(k+d), VO2(k+d-1) des O2-Sensor 12 und der Wert σ(k+d) der Schaltfunktion σ usw., welche in den Gleichungen (19), (20), (22) 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) Querstrich, VO2(k+d-1) Querstrich, welche von der Schätzeinrichtung 24 bestimmt werden, anstelle der Differenzialausgaben VO2(k+d), VO2(k+d-1), welche notwendig sind, um die Gleichung (19) zu berechnen, und berechnet die äquivalente Steuer/Regeleingabe Ueq(k) in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß der folgenden Gleichung (24):
    Figure 00660001
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet weiterhin die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 tatsächlich Zeitreihendaten der geschätzten Differenzialausgabe VO2 Querstrich, 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 Querstrich gemäß der folgenden Gleichung (25) (die Schaltfunktion σ Querstrich entspricht Zeitreihendaten der Differenzialausgabe VO2 in der Gleichung (16), welche durch Zeitreihendaten der geschätzten Differenzialausgabe VO2 Querstrich ersetzt werden), anstelle der Schaltfunktion σ, welche durch die Gleichung (16) definiert ist: σ(k) = s1·VO2(k) + s2·VO2(k-1) (25)
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 berechnet die Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch(k) in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß der folgenden Gleichung (26) unter Verwendung des Werts der Schaltfunktion σ Querstrich, welche durch die Gleichung (25) repräsentiert wird, anstelle des Werts der Schaltfunktion σ zum Bestimmen der Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch gemäß der Gleichung (20):
    Figure 00670001
  • Auf ähnliche Weise berechnet die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp(k) in jedem Steuer/Regelzyklus gemäß der folgenden Gleichung (27) unter Verwendung des Werts der Schaltfunktion σ Querstrich, welche durch die Gleichung (20) repräsentiert wird, anstelle des Werts der Schaltfunktion σ zum Bestimmen der adaptiven Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp gemäß der Gleichung (22):
    Figure 00670002
  • Die jüngst identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) Dach, a2(k) Dach, b1(k) Dach, 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 (24), (26), (27) 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 (24), (26), (27) bestimmt werden, als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t (siehe Gleichung (18)). Die Bedingungen zum Errichten der Koeffizienten s1, s2, F, G, welche in den Gleichungen (24), (26), (27) verwendet werden, sind wie oben beschrieben.
  • Das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung bestimmt wird, wie oben beschrieben ist, ist eine Steuer/Regeleingabe, welche an das Objektäquivalente System 18 gegeben werden soll, um die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich 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-Steuer/regeleinrichtung 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, und eine Mehrzahl von Kraftstoff-Akkumulierungs-Korrektureinrichtungen 33, d.h. so viele Kraftstoff-Akkumulierungs-Korrektureinrichtungen 33 wie die Anzahl von Zylindern der Maschine 1, um eine Ausgabe-Kraftstoffeinspritzmenge Tout zu korrigieren, welche erzeugt wird, indem die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM korrigiert wird, und zwar hinsichtlich der akkumulierten Kraftstoffpartikel an Einlassrohrwänden, für die jeweiligen Zylinder der Zylindergruppen 3, 4 der Maschine 1.
  • 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. Die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim ist grundsätzlich eine derartige Kraftstoffeinspritzmenge, dass das Verhältnis zwischen der Menge von Luft und der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, welche in jeden der Zylinder der Maschine 1 pro Kurbelwellenwinkelperiode (1TDC) der Maschine 1 eingeführt werden, d.h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein stöchiometrisches Verhältnis wird. Die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim wird von den Zylindergruppen 3, 4 gemeinsam genutzt.
  • Der erste Korrekturkoeffizient KTOTAL, welcher von der Erster-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 gemäß einem Feed-Forward- Steuer/Regelprozess zu korrigieren, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen 3, 4 der Maschine 1 verbrannt wird, in das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu manipulieren, das von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird. Der zweite Korrekturkoeffizient KCMDM wird von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD bestimmt unter Verwendung einer (nicht gezeigten) vorbestimmten Datentabelle. Der zweite Korrekturkoeffizient KCMDM, welcher bestimmt wird unter Verwendung der Datentabelle, hat den Wert "1", wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD dem stöchiometrischen Verhältnis gleich ist, und wird größer als der Wert "1", wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD einen Wert trägt, welcher fetteren Kraftstoff repräsentiert als das stöchiometrische Verhältnis. Der zweite Korrekturkoeffizient KCMDM wird kleiner als der Wert "1", wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD einen Wert trägt, welcher einen magereren Kraftstoff als das stöchiometrische Verhältnis repräsentiert. Genauer gesagt, repräsentiert der zweite Korrekturkoeffizient KCMDM den Kehrwert des Verhältnisses des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zu dem stöchiometrischen Verhältnis (Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/stöchiometrisches Verhältnis), wenn es hinsichtlich der Ladeeffizienz eines Luft-Kraftstoff-Gemisches wegen der Abkühlwirkung des in die Maschine 1 eingespritzten Kraftstoffs korrigiert wird.
  • Die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, der erste Korrekturkoeffizient KTOTAL und der zweite Korrekturkoeffizient KCMDM werden von den Zylindergruppen 3, 4 des Motors 1 gemeinsam genutzt.
  • Die Kraftstoffzufuhrsteuer/regeleinrichtung 16 multipliziert die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem somit bestimmten ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM, um dadurch die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim zu korrigieren und erhält den korrigierten Wert der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim als die Ausgabekraftstoffeinspritzmenge Tim. Die Kraftstoff-Akkumulierungs-Korrektureinrichtungen 33 der Kraftstoffzufuhrsteuer/regeleinrichtung 16 korrigieren dann die Ausgabekraftstoffeinspritzmenge Tim hinsichtlich der akkumulierten Kraftstoffpartikel an den Einlassrohrwänden, für die jeweiligen Zylinder der Zylindergruppen 3, 4 der Maschine 1, bestimmt die korrigierte Ausgabekraftstoffeinspritzmenge Tim als einen endgültigen Befehlswert für die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder der Zylindergruppen 3, 4, und gibt den bestimmten endgültigen Befehlswert an eine (nicht gezeigte) Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
  • 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 Korrektur der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge hinsichtlich der akkumulierten Kraftstoffpartikel an Einlassrohrwänden, wie sie durch die Kraftstoff-Akkumulierungs-Korrektureinrichtungen 33 ausgeführt wird, ist ausführlich beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 8-21273 und dem U.S.-Patent mit der Nummer 5.568.799 offenbart, und werden unten nicht ausführlich beschrieben werden.
  • In der obigen Beschreibung der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 zu allen Zeiten erzeugt wird, verwendet, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jeder der Zylindergruppen 3, 4 zu steuern/regeln. Genauer kann die zweite Korrekturkoeffizienten-Berechnungseinrichtung 32 ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwenden, welches gesondert von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD bestimmt wird, das von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 sequenziell erzeugt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindergruppen 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 gesondert 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 für seine 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.
  • Zuerst wird unten ein Steuer/Regelprozess, welcher von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 ausgeführt wird, mit Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben werden.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 führt den Steuer/Regelprozess in Steuer/Regelzyklen wie folgt synchron zu einer Kurbelwinkelperiode (TDC) des Motors 1 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 in SCHRITT a.
  • Zu dieser Zeit werden die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12, welche durch die von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 ausgeführte Verarbeitung erforderlich ist, über die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 an die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 gegeben. Deshalb werden die gelesenen Daten der Ausgabe VO2/OUT, 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 der effektiven Öffnungsfläche 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 Kühlmitteltemperatur 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird, verwendet werden soll (EIN).
  • Die Entscheidungs-Unterroutine von SCHRITT d ist ausführlich in 8 gezeigt. Wie in 8 gezeigt ist, entscheidet die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16, ob der O2-Sensor 12 aktiviert ist oder nicht in SCHRITT d-1. Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet, ob der O2-Sensor 12 aktiviert ist oder nicht, z.B. basierend auf der Ausgabespannung des O2-Sensors 12.
  • Wenn der O2-Sensor 12 nicht aktiviert ist, wird der Wert des Flags f/prism/on auf "0" in SCHRITT d-9 eingestellt, da erfasste Daten von dem O2-Sensor 12 zur Verwendung von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 16 nicht genau genug sind.
  • Dann entscheidet die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 in SCHRITT d-2, ob der Motor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch in Betrieb ist oder nicht. Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet in SCHRITT d-3, 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-4, ob das Drosselventil des Motors 1 vollständig geöffnet ist oder nicht. Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet in SCHRITT d-5, ob die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor 1 gestoppt wird oder nicht. Wenn eine der Bedingungen dieser Schritte erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/prism/on in SCHRITT d-9 auf "0" eingestellt, da es nicht bevorzugt oder möglich ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 unter Verwendung des von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zu manipulieren.
  • Die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 entscheidet dann in SCHRITT d-6 bzw. SCHRITT d-7, ob die Drehzahl NE und der Einlassdruck PB des Motors 1 in 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-9 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird.
  • Wenn die Bedingungen von SCHRITT d-1, SCHRITT d-6, SCHRITT d-7 erfüllt sind und die Bedingungen von SCHRITT d-2, SCHRITT d-3, SCHRITT d-4, SCHRITT d-5 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu verwenden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors 1 in SCHRITT d-8 zu manipulieren.
  • Nachdem der Wert des Flags f/prism/on, wie oben beschrieben, eingestellt worden ist, bestimmt die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 in 7 den Wert des Flags f/prism/on in SCHRITT e. Dann, wenn f/prism/on = 1 ist, liest die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 das jüngste von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, als das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus in SCHRITT f. Dann, wenn f/prism/on = 0 ist, stellt die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 einen Wert, welcher aus der Drehzahl NE und dem Einlassdruck PB des Motors 1 z. B. 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 multipliziert die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 in SCHRITT i die wie oben beschrieben bestimmte Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM, wobei sie eine Ausgabekraftstoffeinspritzmenge Tout für jede der Zylindergruppen, 3 4 bestimmt. Die Ausgabekraftstoffeinspritzmenge Tout wird dann von den Kraftstoffakkumulierungskorrektureinrichtungen 33 in SCHRITT j hinsichtlich akkumulierter Kraftstoffpartikel an Einlassrohrwänden der Zylinder der Zylindergruppen 3, 4 korrigiert. Die korrigierte Ausgabekraftstoffeinspritzmenge Tout wird in SCHRITT k als ein endgültiger Kraftstoffeinspritzmengen-Befehlswert auf die nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen des Motors 1 angewendet.
  • In dem Motor 1 spritzen die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen Kraftstoff in die jeweiligen Zylinder der Zylindergruppen 3, 4 gemäß der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge Tout.
  • Die obige Steuerung/Regelung der Kraftstoffeinspritzung des Motors 1 wird in aufeinanderfoglenen Zyklen synchron mit der Kurbelwellenwinkelperiode (TDC) des Motors 1 ausgeführt, um gemäß einem feed-forward-Steuer/Regelprozess das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches auf das tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD zu steuern/regeln, welches üblicherweise gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ist, das von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugt wird. Das heißt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt wird, wird zu dem tatsächlich verwendete Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis RKCMD gemäß einem Feed-Forward-Steuer/Regelprozess manipuliert.
  • Gleichzeitig mit der obigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulation für den Motor 1, d.h. der obigen Steuerung/Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge, führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 eine in 9 gezeigte Hauptroutine in Steuer/Regelzyklen einer konstanten Periode aus.
  • Wie in 9 gezeigt ist, entscheidet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 nicht ausgeführt werden soll, und wenn der Wert des Flags f/prism/cal "1" ist, bedeutet das, dass die Verarbeitung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 ausgeführt werden soll.
  • Die Entscheidungsunterroutine in SCHRITT 1 ist in 10 ausführlich gezeigt. Wie in 11 gezeigt ist, entscheidet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15, ob der O2-Sensor 12 aktiviert ist oder nicht, in SCHRITT 1-1. Wenn der O2-Sensor 12 nicht aktiviert ist, wird der Wert des Flags f/prism/cal in SCHRITT 1-5 auf "0" eingestellt, da erfasste Daten von dem O2-Sensor 12 zur Verwendung durch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 initialisiert werden soll oder nicht, in SCHRITT 1-6 auf "1" gesetzt. Wenn der Wert des Flags f/id/reset "1" ist, bedeutet das, dass die Identifizierungseinrichtung 23 initialisiert werden soll, und wenn der Wert des Flags f/id/reset "0" ist, bedeutet das, dass die Identifizierungseinrichtung 23 nicht initialisiert werden soll.
  • Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 entscheidet in SCHRITT 1-2, ob der Motor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch in Betrieb ist oder nicht. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 entscheidet in SCHRITT 1-3, 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 wandeln, nicht für die Kraftstoffsteuerung/regelung des Motors 1 verwendet wird, der Wert des Flags f/prism/cal in SCHRITT 1-5 auf "0" eingestellt und der Wert des Flags f/id/reset wird in SCHRITT 1-6 auf "1" eingestellt, um die Identifizierungseinrichtung 23 zu initialisieren.
  • Wenn die Bedingung von SCHRITT 1-1 erfüllt ist und die Bedingungen von SCHRITT 1-2, SCHRITT 1-3 nicht erfüllt sind, dann wird der Wert des Flags f/prism/cal in SCHRITT 1-4 auf "1" eingestellt.
  • Indem somit der Flag f/prism/cal sogar in einer Situation eingestellt wird, in welcher das von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD nicht von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 verwendet wird (siehe 8), wenn die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor 1 unterbrochen wird 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 unterbrochen ist oder wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist, führt deshalb die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 die Betriebsprozesse der Identifizierungseinrichtung 23, der Schätzeinrichtung 24 und der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 aus oder führt genauer den Prozess eines Bestimmens des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t aus, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren. Dies ist so, da eine derartige Betriebssituation des Motors 1 grundsätzlich vorübergehend ist.
  • In 9 entscheidet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 entscheidet, ob das Drosselventil des Motors 1 vollständig geöffnet ist oder nicht, und entscheidet ebenfalls, ob die Zufuhr von Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 berechnet jeweils die jüngste Differenzialausgabe VO2(k) (= VO2/OUT – VO2/TARGET) des O2-Sensors 12 mit der Subtraktionseinrichtung 22 in SCHRITT 3.
  • Genauer wählt die Subtraktionseinrichtung 22 eine jüngste der Zeitreihendaten der Ausgabe von VO2/OUT des O2-Sensor 12 aus, welche von der Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 gelesen wurden und in dem nicht dargestellten Speicher in dem in 7 gezeigten SCHRITT a gespeichert wurden, und berechnet die Differenzialausgabe 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 bestimmt wird, und ist üblicherweise gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k-1).
  • Die Differenzialausgabe VO2 und das tatsächlich verwendete Soll-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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 gespeichert.
  • Dann berechnet in SCHRITT 4 der Filter 29 das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differential-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k) in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus.
  • Genauer gesagt, wählt der Filter 29 Zeitreihendaten rkcmd(k), rkcmd(k-1), rkcmdk-dD), rkcmd(k-dD-1) der derzeitigen und der vergangenen Werte des tatsächlich verwendeten Soll-Differential-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd aus den somit gespeicherten Zeitreihendaten des tatsächlich verwendeten Soll-Differential-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd aus und berechnet die rechte Seite der Gleichung (7) unter Verwendung dieser ausgewählten Daten, um dadurch das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differential-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t(k) zu berechnen.
  • Das tatsächlich verwendete Soll-Kombiniertes-Differential-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd, welches in SCHRITT 4 berechnet wird, wird zusammen mit den in der Vergangenheit berechneten in der Art einer Zeitreihe auf eine nicht dargestellte Weise in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 gespeichert.
  • Dann bestimmt in SCHRITT 5 die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 nicht ausgeführt werden soll, dann stellt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 ausgeführt werden soll, dann bewirkt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 die Verarbeitung der Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6.
  • Die Verarbeitung der Identifizierungseinrichtung 23 ist in 11 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 9 gezeigten Hauptroutine, da der Prozess eines Identifizierens der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 mit der Identifizierungseinrichtung 23 nicht ausgeführt wird.
  • Dann, wenn der Wert des Flags f/id/cal "1" ist, bestimmt die Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6-2 den Wert des in SCHRITT 1 gesetzten Flags f/id/reset. bezogen auf die Initialisierung der Identifizierungseinrichtung 23 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 Dach, a2 Dach, b1 Dach auf vorbestimmte Anfangswerte eingestellt (der identifizierte Verstärkungskoeffizientenvektor Θ wird initialisiert), und die Elemente der Matrix P (Diagonalmatrix) gemäß der Gleichung (13) 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) Dach von dem Modell des Objektäquivalenten Systems 18 (siehe die Gleichung (8)), welches der derzeitigen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k-1) Dach, a2(k-1) Dach, b1(k-1) Dach (die identifizierten Verstärkungskoeffizienten, welche in dem vorhergehenden Steuer/Regelzyklus bestimmt wurden) ausgedrückt wird. Genauer berechnet die Identifizierungseinrichtung 23 die identifizierte Differenzialausgabe VO2(k) Dach gemäß der Gleichung (9) 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 rkcmd/t(k-d) des tatsächlich verwendeten Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t, welche in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 4 berechnet werden, und der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k-1) Dach, a2(k-1) Dach, b1(k-1) Dach.
  • Die Identifizierungseinrichtung 23 berechnet dann in SCHRITT 6-5 den Vektor Kp(k), welcher beim Bestimmen der neuen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach verwendet werden soll, und zwar gemäß der Gleichung (12). Danach berechnet die Identifizierungseinrichtung 23 den identifizierten Fehler ID/E(k) (siehe die Gleichung (10)) in SCHRITT 6-6.
  • Der identifizierte Fehler ID/E(k), welcher in SCHRITT 6-6 erhalten wird, kann grundsätzlich gemäß der Gleichung (10) berechnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch ein Wert (= VO2 – VO2 Dach), welcher gemäß der Gleichung (10) berechnet wird aus der Differenzialausgabe VO2, die in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 3 berechnet wird (siehe 9), und der identifizierten Differenzialausgabe VO2 Dach, die in jedem Steuer/Regelzyklus in SCHRITT 6-4 berechnet wird, mit vorbestimmten Frequenz-Pass-Eigenschaften gefiltert (insbesondere 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 Objekt-äquivalenten System 18 bezogen auf Veränderungen in dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD/T ist, das die Eingabegröße zu dem Objektäquivalenten System 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 Objektsystem 17 als eine Basis insbesondere des Objekt-äquivalenten Systems 18 umfasst sind.
  • Deshalb wird bevorzugt, dem Verhalten bei niedriger Frequenz des Objekt äquivalenten Systems 18 beim angemessenen Identifizieren der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 des Modells des Objekt-äquivalenten Systems 18 abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektäquivalenten Systems 18 bei niedrigen Frequenzen Bedeutung beizumessen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird deshalb der identifizierte Fehler ID/E(k) bestimmt, indem der Wert (= VO2 – VO2 Dach) gefiltert wird, welcher gemäß der Gleichung (10) mit Tiefpass-Eigenschaften erhalten wird.
  • Die Tiefpass-Eigenschaften als die Frequenzpass-Eigenschaften des obigen Filterprozesses sind lediglich ein Beispiel. Allgemeiner gesprochen, können die Frequenz-Eigenschaften (welche nicht nur von den Eigenschaften der katalytischen Wandler 9, 10, 11, sondern auch von der Maschine 1 beeinflusst werden können) von Veränderungen der Ausgabegröße von dem Objektäquivalenten System 18 bezogen auf Veränderungen der Eingabegröße zu dem Objekt-äquivalenten System 18 über Experimentieren im voraus bestätigt werden, basierend auf dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems 17, und der Filterprozess kann ausgeführt werden, welcher derartige Frequenzpass-Eigenschaften aufweist, dass seine Frequenz-Eigenschaften eine relativ hohe Verstärkung aufweisen.
  • Sowohl die Differenzialausgabe VO2 als auch die identifizierte Differenzialausgabe VO2 Dach können mit denselben Frequenz-Pass-Eigenschaften gefiltert werden. Nachdem z.B. die Differenzialausgabe VO2 und die identifizierte Differenzialausgabe VO2 Dach gesondert gefiltert wurden, kann die Gleichung (10) 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) Dach, a2(k) Dach, b1(k) Dach gemäß der Gleichung (11) unter Verwendung des identifizierten Fehlers ID/E(k) und Kp(k), welche in SCHRITT 6-5 berechnet werden.
  • Nachdem die neuen identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) Dach, a2(k) Dach, b1(k) Dach berechnet wurden, begrenzt die Identifizierungseinrichtung 23 in SCHRITT 6-8 die Werte der Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach, um die vorbestimmten Bedingungen zu erfüllen. Die Identifizierungseinrichtung 23 aktualisiert die Matrix Pk gemäß der Gleichung (13) für die Verarbeitung eines nächsten Steuer/Regelzyklusses in SCHRITT 6-9, wonach die Steuerung/Regelung zu der in 9 gezeigten Hauptroutine zurückkehrt.
  • Der Prozess eines Begrenzens der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach in SCHRITT 6-8 umfasst einen Prozess einer Begrenzung der Kombination der Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach auf eine bestimmte Kombination, d.h. einen Prozess einer Begrenzung eines Punktes (a1 Dach, a2 Dach) auf einen vorbestimmten Bereich auf einer Koordinatenebene, welche a1 Dach, a2 Dach als Komponenten derselben aufweist, und einen Prozess eines Begrenzens des Werts des identifizierten Verstärkungskoeffizienten b1 Dach auf einen vorbestimmten Bereich. Wenn der Punkt (a1(k) Dach, a2(k) Dach) auf der von den identifizierten in SCHRITT 6-7 berechneten Verstärkungskoeffizienten a1(k) Dach, a2(k) Dach bestimmten Koordinatenebene von dem vorbestimmten Bereich auf der Koordinatenebene abweicht, dann werden gemäß dem vorhergehenden Prozess die Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1(k) Dach, a2(k) Dach zwangsweise auf die Werte eines Punkts in dem vorbestimmten Bereich begrenzt. Wenn der Wert des identifizierten Verstärkungskoeffizienten b1 Dach, 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 Dach zwangsweise auf die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten Bereichs begrenzt.
  • Der obige Begrenzungsprozess der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach 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 Dach, a2 Dach, b1 Dach 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 9 für die Identifizierungseinrichtung 23 ist oben beschrieben worden.
  • Nachdem die Verarbeitung der Identifizierungseinrichtung 23 ausgeführt wurde, bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 in 9 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) Dach, a2(k) Dach, b1(k) Dach (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 23 identifiziert wurden, dann werden die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 auf jeweilige vorbestimmte Werfe 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. Dann, wenn jedoch die Bedingung, in welcher f/id/cal = 0 gilt, vorübergehend ist, d.h. wenn der Identifizierungsprozess, welcher von der Identifizierungseinrichtung 23 ausgeführt wird, vorübergehend unterbrochen wird, können die Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1 auf die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach eingestellt werden, welche von der Identifizierungseinrichtung 23 bestimmt werden, ummittelbar bevor der Flag f/id/cal 0 wird.
  • Dann bewirkt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 einen Verarbeitungsbetrieb der Schätzeinrichtung 24 in der in 9 gezeigten Hauptroutine, d.h. sie berechnet in SCHRITT 8 die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensor 12 nach der Totzeit d des Objektäquivalenten Systems 18 von dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus ist.
  • Genauer berechnet die Schätzeinrichtung 24 die Koeffizienten a1, a2, βj (j = 1, 2, ..., d), welche in der Gleichung (15) 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) Dach, a2(k) Dach, b1(k) Dach, die in dem in 11 gezeigten SCHRITT 6-8 begrenzt wurden), und zwar gemäß den Definitionen in der Gleichung (14).
  • Dann berechnet die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich (geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 nach der Gesamt-Totzeit d von der Zeit des derzeitigen Steuer/Regelzyklusses) gemäß der Gleichung (15) 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 9 gezeigten SCHRITT 3 berechnet werden, der Zeitreihendaten rkcmd/t(j), (j = 1, ..., d) 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 a1, a2, βj (j = 1, 2, ..., d), welche wie oben beschrieben berechnet werden.
  • Die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich, 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 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) Querstrich schließlich bestimmt. üblicherweise wird jedoch der Wert, welcher gemäß der Gleichung (15) berechnet wird, die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich.
  • Nachdem die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich 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 12 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.
  • Insbesondere berechnet die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in SCHRITT 9-1 einen Wert σ(k+d) Querstrich (entsprechend einem geschätzten Wert nach der Totzeit d der Schaltfunktion σ, welche gemäß der Gleichung (16) definiert ist) der Schaltfunktion σ Querstrich, welche gemäß der Gleichung (25) nach der Totzeit d von dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus definiert ist.
  • Zu dieser Zeit wird der Wert der Schaltfunktion σ(k+d) Querstrich gemäß der Gleichung (25), unter Verwendung des derzeitigen Werts VO2(k+d) Querstrich und des vorhergehenden Werts VO2(k+d-1) Querstrich (genauer gesagt ihre begrenzten Werte) der geschätzten Differenzialausgabe VO2 Querstrich berechnet, welche von der Schätzeinrichtung 24 in SCHRITT 8 bestimmt werden.
  • Dann, wenn der Wert der Schaltfunktion σ(k+d) Querstrich übermäßig groß ist, ist der Wert der Reaching-Steuer/Regelgesetzeingabe Urch, welcher abhängig von dem Wert der Schaltfunktion σ Querstrich 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 Objektäquivalenten System 18), für ein Konvergieren 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 Querstrich deshalb derart bestimmt, dass er in einen vorbestimmten erlaubbaren Bereich fällt, und dann, wenn der Wert des σ Querstrich, welcher gemäß der Gleichung (25) bestimmt wird, die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs übersteigt, wird der Wert des σ Querstrich 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) Querstrich·ΔT des Werts der Schaltfunktion σ(k+d) Querstrich, welcher in jedem Steuer/Regelprozess berechnet wird, und der Periode ΔT (konstante Periode) der Steuer/Regelzyklen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15, d.h. addiert das Produkt σ(k+d) Querstrich·ΔT des σ(k+d) Querstrich, 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 Querstrich ausgedrückt) des σ Querstrich berechnet wird, welches das berechnete Ergebnis des Ausdrucks Σ(σ Querstrich·ΔT) in der Gleichung (27) ist.
  • Um zu verhindern, dass die adaptive Steuer/Regelgesetzeingabe Uadp, welche abhängig von dem integrierten Wert Σσ Querstrich bestimmt wird, übermäßig groß wird, wird bestimmt, dass der integrierte Wert Σσ Querstrich in einen vorbestimmten erlaubbaren Bereich fällt. Dann, wenn der integrierte Wert Σσ Querstrich die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs überschreitet, wird der integrierte Wert Σσ Querstrich zwangsweise auf die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs eingestellt.
  • Der integrierte Wert Σσ Querstrich 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 7 eingestellt wird, "0" ist, d.h. wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 (24), (26), (27) unter Verwendung des derzeitigen Werts VO2(k+d) Querstrich und des vorhergehenden Werts VO2(k+d-1) Querstrich der geschätzten Differenzialausgabe VO2 Querstrich, welche von der Schätzeinrichtung 24 in SCHRITT 8 bestimmt wird, des Werts σ(k+d) Querstrich der Schaltfunktion σ Querstrich und des integrierten Werts Σσ Querstrich, 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) Dach, a2(k) Dach, b1 Dach, 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 (18) 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 Objekt-äquivalenten System 18 zum Konvergieren der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 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 9 führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs steuer/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 13 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt.
  • Wie in 13 gezeigt ist, berechnet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 in SCHRITT 10-1 eine Differenz Δσ Querstrich (entsprechend einer Veränderungsrate der Schaltfunktion σ Querstrich) zwischen dem derzeitigen Wert σ(k+d) Querstrich und dem vorhergehenden Wert σ(k+d-1) Querstrich der Schaltfunktion σ Querstrich, welcher in SCHRITT 9-1 von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 berechnet wird.
  • Dann entscheidet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 in SCHRITT 10-2, ob ein Produkt Δσ Querstrich σ(k+d) Querstrich (entsprechend der Zeit-differenzierten Funktion einer Lyapunov-Funktion σ Querstrich2/2 relativ zu der σ Querstrich) der Differenz Δσ Querstrich und dem derzeitigen Wert σ(k+d) der Schaltfunktion σ Querstrich kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ε(> 0) ist oder nicht.
  • Das Produkt Δσ Querstrich·σ(k+d) Querstrich (im Folgenden als "Stabilitätsbestimmender Parameter Pstb" bezeichnet) wird unten beschrieben werden. Wenn der Stabilitäts-bestimmende Parameter Pstb Pstb > 0 ist, verändert sich der Wert der Schaltfunktion σ Querstrich grundsätzlich weg von "0". Wenn der Stabilitäts-bestimmende Parameter Pstb Pstb ≤ 0 ist, ist der Wert der Schaltfunktion σ Querstrich 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 Wert des Stabilitätsbestimmenden Parameters Pstb kleiner oder gleich "0" ist oder nicht, bestimmt werden, ob der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand stabil oder instabil ist.
  • 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 Querstrich 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.
  • Dann, wenn in SCHRITT 10-2 Pstb > ε ist, 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 in SCHRITT 10-5 auf "0" eingestellt (der Flag f/stb = 0 repräsentiert, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist). Danach kehrt die Steuerung/Regelung zurück zu der in 9 gezeigten Hauptroutine.
  • Dann, wenn in SCHRITT 10-2 Pstb ≤ ε ist, entscheidet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 in SCHRITT 10-3, ob der derzeitige Wert σ (k+d) Querstrich der Schaltfunktion σ Querstrich, welche von der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in SCHRITT 9-1 bestimmt wird, in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht.
  • Dann, wenn der derzeitige Wert σ(k+d) Querstrich der Schaltfunktion σ Querstrich nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, 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) Querstrich der Schaltfunktion σ Querstrich mit großem Abstand entfernt von "0" gelegen ist. Wenn der derzeitige Wert σ(k+d) Querstrich der Schaltfunktion σ Querstrich 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 Querstrich 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) Querstrich der Schaltfunktion σ Querstrich 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.
  • Dann, wenn tm > 0 ist, d.h. wenn der Zeitzähler tm immer noch die Zeit misst und seine eingestellte Zeit noch nicht verstrichen ist, 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. Dann, wenn in SCHRITT 10-7 tm > 0 ist, wird deshalb der Wert des Flags f/stb in SCHRITT 10-5 auf "0" eingestellt.
  • Dann, wenn in SCHRITT 10-7 tm ≤ 0 ist, d.h. wenn die eingestellte Zeit des Zeitzählers tm verstrichen ist, 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).
  • Dann, wenn gemäß der obigen Verarbeitungssequenz beurteilt wird, dass der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand instabil ist, wird 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. Dann, wenn die Häufigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, 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 9 genommen. Nachdem ein Wert des Flags f/stb, welcher die Stabilität des SLD-gesteuerten/geregelten Zustands anzeigt, eingestellt wurde, bestimmt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15, ob der Wert des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) in einen vorbestimmten erlaubbaren Bereich fällt oder nicht. Dann, wenn der Wert des Soll-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) die obere oder die untere Grenze des vorbestimmten erlaubbaren Bereichs übersteigt, begrenzt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 in dem derzeitigen Steuer/Regelzyklus ist nun beendet.
  • Dann, wenn in SCHRITT 11 f/stb = 0 ist, d.h. wenn der SLD-gesteuerte/geregelte Zustand in SCHRITT 10 instabil ist, führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) bestimmt hat, ist dann die Verarbeitungssequenz der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 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 in der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 bestimmt sequenziell das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD für die Zylindergruppen 3, 4, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 stromabwärts der katalytischen Wandler 9, 10, 11 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren (einzustellen). Die Kraftstoff-Zufuhrsteuer/regeleinrichtung 16 passt die Kraftstoffeinspritzmenge für die Zylindergruppen 3, 4 an, gemäß einem feed-forward-Steuer/Regelprozess, abhängig von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, um dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in den Zylindergruppen 3, 4 verbrannt wird, in das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu manipulieren. Auf diese Weise 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 das Objektsystem 17 (siehe 1) als dem Objektäquivalenten System 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 Objekt-äquivalenten System 18 gemäß dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells, welcher durch die Gleichung (3) repräsentiert wird. Zum Bestimmen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD für die Zylindergruppen 3, 4 erachtet die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 das Objekt-äquivalente System 18 als ein zu steuerndes/regelndes System und bestimmt das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t als die Steuer/Regeleingabe zu dem Objektäquivalenten System 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD gemeinsam 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 Objekt-äquivalente System 18 ein 1-Eingabe-, 1-Ausgabe-System ist, kann das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungs steuer/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-Sensor 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET gemäß einem relativ einfachen Modell und Algorithmus zu konvergieren.
  • Damit die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmen kann, ist das Objekt-äquivalente System 18 als ein zu steuerndes/regelndes Objekt wegen der Maschine 1, der katalytischen Wandler 9, 10, 11 und der Hilfsabgasrohre 6, 7 mit einem Ansprech-Verzögerungselement und einem Totzeitelement modelliert. Gemäß dem Algorithmus, welcher auf Grundlage des Modells des Objekt-äquivalenten Systems 18 aufgebaut ist, bestimmt die Schätzeinrichtung 24 sequenziell in jedem Steuer/Regelzyklus die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich, welche ein geschätzter Wert der Differenzialausgabe VO2 aus dem O2-Sensor 12 nach der Totzeit d des Objektäquivalenten Systems 18 ist.
  • Die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 bestimmt das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, um die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich zu "0" zu konvergieren und damit die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 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 Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmen, welches geeignet ist, die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 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 d des Objektäquivalenten Systems 18 und den Effekt einer Störung kompensiert. Folglich kann der Steuer/Regelprozess eines Konvergierens der Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET äußerst stabil ausgeführt werden.
  • Die Identifizierungseinrichtung 23 der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 identifiziert sequenziell auf einer Echtzeitbasis die identifizierten Werte der Verstärkungskoeffizienten a1, a2, b1, welche Parameter des Objekt-äquivalenten Systems 18 sind, die von der Schätzeinrichtung 24 und der Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 in ihren Betriebsprozessen verwendet werden, d.h. die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach.
  • Deshalb kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich des O2-Sensors 12 abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems 17 als eine Grundlage für das Objekt-äquivalente System 18 genau bestimmt werden, und das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches notwendig ist, um die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 12 zu dem Sollwert VO2/TARGET zu konvergieren, kann ebenso in geeigneter Weise abhängig von dem tatsächlichen Verhalten des Objektsystems 17 bestimmt werden.
  • Als eine Konsequenz kann die Ausgabe VO2/OUT des O2-Sensor 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 Querstrich gemäß der Gleichung (15) unter Verwendung 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, anstelle des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t, welches von der Schiebemodus-Steuer/regeleinrichtung 25 erzeugt wird. Deshalb wird die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich abhängig von dem tatsächlich manipulierten Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den Zylindergruppen 3, 4 bestimmt, und ist daher äußerst zuverlässig.
  • In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Identifizierungseinrichtung 23 die identifizierte Differenzialausgabe VO2 Dach, welche erforderlich ist, um die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach gemäß der Gleichung (9) unter Verwendung des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t anstelle des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t zu bestimmen, welches von der Schiebemodussteuer/regeleinrichtung 25 erzeugt wird. Deshalb können die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach, welche Parameter des Modells des Objekt-äquivalenten Systems 18 sind, abhängig von dem tatsächlich manipulierten Zustand des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den Zylindergruppen 3, 4 bestimmt werden, und sind somit äußerst zuverlässig.
  • Insoweit das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 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.
  • 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 15 gezeigten Abgassystemanordnung ist. Der Motor 1 kann jedoch ein V-Motor mit der in 14 oder 16 gezeigten Abgassystemanordnung sein, oder ein in 17 gezeigter Sechs-Zylinder-Reihenmotor. Weiterhin kann ein System, an welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird, für einen Acht-Zylinder-V-Motor aufgebaut sein. In diesem Fall weist die Kraftstoffzufuhr-Steuer/regeleinrichtung 16 so viele Akkumulierungs-Korrektur-Einrichtungen 33 auf, wie acht Zylinder.
  • Hinsichtlich der Tatsache, dass das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, welches von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 vielleicht nicht gelegentlich verwendet wird, damit die Kraftstoffzufuhrsteuer/regeleinrichtung 16 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindergruppen 3, 4 manipuliert, bestimmt in der obigen Ausführungsform die Identifizierungseinrichtung 23 die identifizierte Differenzialausgabe VO2 Dach, welche notwendig ist, um die identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach gemäß der Gleichung (9) unter Verwendung des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t anstelle des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t zu bestimmen, welches von der Schiebemodussteuer/regeleinrichtung 25 erzeugt wird. Da das tatsächliche verwendete Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis rkcmd/t gleich dem Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t ist, kann die Identifizierungseinrichtung 23 gewöhnlicherweise jedoch die identifizierte Differenzialausgabe VO2 Dach gemäß der Gleichung (8) bestimmen, unter Verwendung des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t. Um die Zuverlässigkeit der identifizierten Verstärkungskoeffizienten a1 Dach, a2 Dach, b1 Dach zu vergrößern, wird jedoch bevorzugt, die identifizierte Differenzialausgabe VO2 Dach gemäß der Gleichung (9) wie in der obigen Ausführungsform zu bestimmen.
  • Auf ähnliche Weise bestimmt in der obigen Ausführungsform die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich des O2-Sensors 12 gemäß der Gleichung (15), unter Verwendung des tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses rkcmd/t anstelle des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t. Jedoch kann die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich gemäß der Gleichung (14) unter Verwendung des Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t bestimmen. Gemäß der Gleichung (14) kann die geschätzte Differenzialausgabe VO2(k+d) Querstrich aus den Zeitreihendaten VO2(k), VO2(k-1) des derzeitigen und des vergangenen Werts der Differenzialausgabe VO2 des O2-Sensors 12 und aus den Zeitreihendaten kcmd/t(k-j) (j = 1, 2, ..., d) der vergangenen Werte des von der Schiebemodussteuer/regeleinrichtung 25 bestimmten Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd/t bestimmt werden. Um die Zuverlässigkeit der geschätzten Differenzialausgabe VO2 Querstrich zu vergrößern, wird jedoch bevorzugt, die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich gemäß der Gleichung (15) wie in der obigen Ausführungsform zu bestimmen.
  • Wenn das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t, welches von der Schiebemodussteuer/regeleinrichtung 25 bestimmt wird, sowohl in der Identifizierungseinrichtung 23 als auch in der Schätzeinrichtung 24 direkt verwendet wird, kann auf den in 4 gezeigten Filter 29 und die Subtraktionseinrichtung 28 verzichtet werden, und ihr Verarbeitungsbetrieb kann ausgelassen werden.
  • Dann, wenn die Totzeit d des Objekt-äquivalenten Systems 18, d.h. eine kürzere Totzeit aus der Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4, ausreichend kürzer ist als die Periode der Steuer/Regelzyklen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15, kann auf die Schätzeinrichtung 24 verzichtet werden. In diesem Fall wird auf die Verarbeitungssequenz der Schätzeinrichtung 24 der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Verarbeitungssteuer/regeleinrichtung 15 in der obigen Ausführungsform verzichtet, d.h. auf die Verarbeitung in Schritt 8, welche in 9 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 (19), (20), (22) bestimmen, wobei d = 0 ist, und kann die Summe der bestimmten Steuer/Regelgesetzeingeaben als das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmen.
  • Da in der obigen Ausführungsform die Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 größer ist als die Totzeit dB der Seite der Zylindergruppe 4, und die Differenz dD (dA – dB) zwischen der Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Totzeit 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 Totzeit dA der Seite der Zylindergruppe 3 und der Totzeit 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 Objekt-äquivalenten Systems 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 Objekt-äquivalenten Systems 18, damit die Schätzeinrichtung 24 die geschätzte Differenzialausgabe VO2 Querstrich bestimmt, und das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 18, damit die Schiebemodus-Steuer/Regeleinrichtung 25 das Soll-Kombiniertes-Differenzial-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd/t bestimmt, identisch. Sie können sich jedoch voneinander unterscheiden.
  • In der obigen Ausführungsform ist das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 18 als ein diskretes Zeitsystem aufgebaut. Das Modell des Objekt-äquivalenten Systems 18 kann jedoch als ein kontinuierliches Zeitsystem aufgebaut sein, und ein Algorithmus zum Bestimmen der geschätzten Differenzialausgabe VO2 Querstrich 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 ist der O2-Sensor 12 als ein Abgassensor verwendet. Der Abgassensor kann beliebige weitere Typen von Sensoren umfassen, soweit sie die Konzentration einer bestimmten Komponente eines Abgases stromabwärts des katalytischen Wandlers erfassen können. Dann, wenn z.B. Kohlenmonoxid (CO) in einem Abgas stromabwärts des katalytischen Wandlers gesteuert/geregelt werden soll, 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. Dann, wenn ein Dreiwege-Katalysator verwendet wird, 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. Dann, wenn ein katalytischer Wandler zu einer Oxidation oder Reduktion verwendet wird, kann eine Reinigungsleistung des katalytischen Wandlers erhöht 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 (22)

  1. Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern, bei welcher alle Zylinder in eine Mehrzahl von Zylindergruppen (34) eingeteilt sind, und mit einem Abgassystem, welches eine Mehrzahl von Hilfsabgaskanälen (6, 7) zum Ablassen von Abgasen umfasst, welche erzeugt werden, wenn ein Luft-Kraftstoff-Gemisch von Luft und Kraftstoff von den Zylindergruppen (3, 4) jeweils verbrannt wird, wobei ein Hauptabgaskanal (8) die Hilfsabgaskanäle (6, 7) auf stromabwärtigen Seiten derselben miteinander verbindet, mit einem Abgassensor (12), welcher in dem Hauptabgaskanal (8) angebracht ist, um die Konzentration einer gegebenen Komponente in den Abgasen zu erfassen, welche durch den Hauptabgaskanal (8) strömen, und mit einem katalytischen Wandler (9, 10, 11), welcher stromaufwärts des Abgassensors (12) mit den Hilfsabgaskanälen (6, 7) und/oder dem Hauptabgaskanal (8) verbunden ist, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel (15) zum sequenziellen Erzeugen von Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches repräsentieren, das in jeder der Zylindergruppen (3, 4) verbrannt wird, um eine Ausgabe (VO2/OUT) von dem Abgassensor (12) zu einem vorbestimmten Sollwert (VO2/TARGET) zu konvergieren; ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel (16) zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (KCMD) des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen (3, 4) verbrannt wird, abhängig von den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten; und ein Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel (15) zum sequenziellen Erzeugen von Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche ein Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KCMD/T) repräsentieren, das erforderlich ist, um die Ausgabe (VO2/OUT) von dem Abgassensor (12) zu dem vorbestimmten Sollwert (VO2/TARGET) zu konvergieren, wobei ein Objektsystem gesteuert/geregelt werden soll, das ein System zum Erzeugen einer Ausgabe des Abgassensors (VO2/OUT) von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KCMD/T) ist, welches bestimmt wird, indem die Werte der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse (KCMD) für alle Zylindergruppen (3, 4) jeweils gemäß einem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells kombiniert werden; wobei zuvor angenommen wird, dass das zu steuernde/regelnde Objektsystem einem System äquivalent ist, welches ein Objektabgassystem (17) umfasst, das stromaufwärts des Abgassensors (12) angeordnet ist und die Hilfsabgaskanäle (6, 7) und den katalytischen Wandler (9, 10, 11), das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel (16) und die Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern umfasst; wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel (15) zum sequenziellen Erzeugen der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ausgehend von den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten dient, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel (15) gemäß einem vorbestimmten Konvertierungsprozess erzeugt werden, der basierend auf Eigenschaften des Filterprozesses vom Typ des gemischten Modells bestimmt wird, wobei das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (KCMD/A, KCMD/B) des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in jeder der Zylindergruppen (3, 4) verbrannt wird, von den Zylindergruppen (3, 4) gemeinsam genutzt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filterprozess vom Typ des gemischten Modells einen Filterprozess umfasst, um das Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus zu erhalten, durch Kombinieren einer Mehrzahl von Zeitreihenwerten des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jede der Zylindergruppen in einem Steuer/Regelzyklus, welcher 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.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel ein Mittel zum Manipulieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches umfasst, welches in jeder der Zylindergruppen verbrannt wird, und zwar gemäß einem Feedforward-Steuer/Regelprozess, der an den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten ausgeführt wird, welche von dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden 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 Objektsystems aufgebaut ist, das als ein System zum Erzeugen von Daten definiert ist, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, mit wenigstens einer Ansprechverzögerung aus den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Modell ein Modell umfasst, welches ein Verhalten des Objektsystems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Modell ein Modell umfasst, welches Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, ausdrückt mit Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/-Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus repräsentieren, und den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, weiterhin umfassend ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren eines Werts eines Parameters des Modells, welcher eingestellt werden soll unter Verwendung der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt wurden, 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 neuer Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung des Wertes des Parameters umfasst, welcher von dem Identifizierungsmittel identifiziert wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, 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 werden, abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, weiterhin umfassend ein 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, welcher mit dem Filterprozess vom Typ des gemischten Modells identisch ist, an den Daten ausgeführt wird, die das tatsächliche Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, welches tatsächlich von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Manipulierungsmittel verwendet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in jeder der Zylindergruppen zu manipulieren, wobei das Identifizierungsmittel ein Mittel umfasst zum Identifizieren des Werts des Parameters des Modells unter Verwendung der tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Filtermittel bestimmt werden, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  10. 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 Objektsystems 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 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 Verwendung der Daten aufgebaut ist, die durch das Schätzmittel erzeugt werden.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, 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, und der Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt wurden.
  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 Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, weiterhin umfassend ein 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, welcher mit dem Filterprozess des Typs des gemischten Modells identisch ist, an den Daten ausgeführt wird, die das tatsächliche Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, welches tatsächlich von dem 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 tatsächlich verwendeten Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die von dem Filtermittel bestimmt werden, anstelle der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, welche von dem Soll- Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel erzeugt werden.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Modell des Objektsystems ein Modell umfasst, welches ein Verhalten des Systems mit einem diskreten Zeitsystem ausdrückt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Modell des Objektsystems ein Modell umfasst, welches die Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in jedem gegebenen Steuer/Regelzyklus repräsentieren, ausdrückt mit den Daten, die die Ausgabe des Abgassensors in einem vergangenen Steuer/Regelzyklus vor dem Steuer/Regelzyklus repräsentieren, und mit den Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten in einem Steuer/Regelzyklus, welcher um eine Totzeit des Objektsystems früher als der Steuer/Regelzyklus liegt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, weiterhin umfassend ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren von Werten von Parametern des Modells des Objektsystems, welche eingestellt werden sollen, unter Verwendung der Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die in der Vergangenheit von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel bestimmt wurden, und der Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, 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 einem der Ansprüche 10 bis 14, weiterhin umfassend ein Identifizierungsmittel zum sequenziellen Identifizieren von Werten von Parametern des Modells des Objektsystems, welche eingestellt werden sollen, unter Verwendung der tatsächlich verwendeten Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten, die in der Vergangenheit von dem Filtermittel bestimmt wurden, und der Daten, welche die Ausgabe des Abgassensors repräsentieren, 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.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, 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 Objektystems aufgebaut ist, um die Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Daten unter Verwendung der Werte der Parameter zu erzeugen, welche durch das Identifizierungsmittel identifiziert werden.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 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 Schätzmittel erzeugt werden, zu dem vorbestimmten Sollwert zu konvergieren.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei der Algorithmus des Regelungsprozesses, welcher von dem Soll-Kombiniertes-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Datenerzeugungsmittel ausgeführt wird, einen Algorithmus eines Schiebemodus-Steuer/Regelprozesses umfasst.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Schiebemodus-Steuer/Regelprozess einen adaptiven Schiebemodus- Steuer/Regelprozess umfasst.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, 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.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, 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.
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