DE60016494T2 - Betriebssteuersystem - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anlagensteuersystem.
  • Beschreibung vom Stand der Technik:
  • Der Anmelden der vorliegenden Anmeldung hat ein Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelsystem zum Steuern/Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen (genauer gesagt des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Gemisches von Kraftstoff und Luft, das in dem Verbrennungsmotor zu verbrennen ist), um zu ermöglichen, dass ein Abgasreiniger, wie etwa ein katalytischer Wandler, z.B. ein katalytischer Dreiwegewandler, wie er in der Auspuffleitung des Verbrennungsmotors angeordnet ist, eine optimale Reinigungsfähigkeit hat. Siehe z.B. japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-324767 und US Patentanmeldung Nr. 09/311353 für Details.
  • Gemäß dem vorgeschlagenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelsystem ist ein Abgassensor zum Erfassen der Konzentration einer bestimmten Komponente von Abgas, das durch den Abgasreiniger hindurchgetreten ist, wie etwa ein O2-Sensor (Sauerstoffkonzentrationssensor), stromab des Abgasreinigers angeordnet, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors wird eingestellt, um eine Ausgabe des O2-Sensors, d.h. den erfassten Wert der Sauerstoffkonzentration, auf einen vorbestimmten Sollwert (einen konstanten Wert) zu konvergieren, um zu ermöglichen, dass der katalytische Wandler unabhängig von der Alterung des katalytischen Wandlers eine optimale Reinigungsfähigkeit hat.
  • Insbesondere wird ein Abgassensor (nachfolgend als "Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor" bezeichnet), der stromauf des Abgasreinigers angeordnet ist, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines in dem Verbrennungsmotor verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches zu erfassen, und ein Auspuffsystem, das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor zu dem O2-Sensor reicht und den Abgasreiniger enthält, als ein geregeltes Objekt betrachtet. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelsystem hat ein Steuerprozessmittel zum sequenziellen Erzeugen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für den Verbrennungsmotor (eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für den Verbrennungsmotor, das erforderlich ist, das Ausgangssignal des O2-Sensors zu dem Sollwert hin zu konvergieren), das als Regeleingabe in das geregelte Objekt dient, sowie ein Luft-Kraftstoff-Verhältniseinstellmittel zum Einstellen der dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffmenge, um das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (den erfassten Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) zu dem von dem Steuerprozessmittel erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin zu konvergieren, um hierdurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu stellen.
  • Allgemein hat der katalytische Wandler als der Abgasreiniger eine relativ lange Totzeit. Wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedrig ist, z.B. wenn der Verbrennungsmotor leerläuft, haben der Verbrennungsmotor und das Luft-Kraftstoff-Verhältniseinstellmittel auch eine relativ lange Totzeit. Diese Totzeiten bilden ein Hindernis für den Prozess, das Ausgangssignal des O2-Sensors stabil auf den gegebenen Sollwert zu regeln.
  • Das obige Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelsystem hat ein Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen eines Schätzwerts des Ausgangssignals von dem O2-Sensor nach einer Gesamttotzeit, welche die Summe der Totzeit (die erforderlich ist, damit das jedesmalvon dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich im Ausgangssignal von dem O2-Sensor widerspiegelt) des Auspuffsystems, das den Abgasreiniger enthält, und der Totzeit (die erforderlich ist, damit das von dem Steuerprozessmittel jedesmal erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis sich in dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis widerspiegelt) eines Systems ist, das den Verbrennungsmotor und das Luft-Kraftstoff-Verhältniseinstellmittel umfasst. Das Steuerprozessmittel erzeugt sequenziell das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum Konvergieren des von dem Schätzmittel erzeugten Schätzwerts auf den Sollwert für die Ausgabe von dem O2-Sensor, um hierdurch den Effekt der Totzeit zu kompensieren. Die Ansprechverzögerung des Verbrennungsmotors des Systems, das den Verbrennungsmotor und das Luft-Kraftstoff-Verhältniseinstellmittel umfasst, kann durch das Luft-Kraftstoff-Verhältniseinstellmittel kompensiert werden. Dementsprechend wird der Schätzwert für das Ausgangssignal von dem O2-Sensor nach der Gesamttotzeit unter Verwendung der Ausgangssignale von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor und dem O2-Sensor gemäß einem Algorithmus bestimmt, der auf der Basis eines Modells aufgebaut ist, welches das Verhalten des Auspuffsystems einschließlich der Ansprechverzögerung des Auspuffsystems repräsentiert.
  • In dem obigen Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelsystem kann das den Abgasreiniger enthaltende Auspuffsystem als eine Anlage zum Erzeugen des Ausgangssignals des O2-Sensors aus dem von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors (des Ausgangssignal von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor) angesehen werden. Der Verbrennungsmotor kann als Aktuator zum Erzeugen von Abgas betrachtet werden, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Eingabe zu der Anlage aufweist. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor und der O2-Sensor können als ein Erfassungsmittel zum Erfassen der Eingabe bzw. Ausgabe der Anlage angesehen werden.
  • Um das Abgas von dem Verbrennungsmotor sauberer zu machen, kann die Abmessung des katalytischen Wandlers als Abgasreiniger größer gemacht werden, oder der Abgasreiniger kann eine Mehrzahl verbundener katalytischer Wandler aufweisen.
  • Da jedoch in einem solchen System das den Abgasreiniger enthaltende Auspuffsystem als das von dem Steuerprozessmittel zu regelnde Objekt eine lange Totzeit hat und das Verhalten des Auspuffsystems tendenziell kompliziert ist, ist es schwierig, dass der Schätzwert für das Ausgangssignal von dem O2-Sensor, wie er von dem Schätzmittel geschätzt wird, ein ausreichendes Genauigkeitsniveau hat. Daher wird die Stabilität und schnelle Reaktion des Regelprozesses zum Konvergieren der Ausgabe des O2-Sensors auf den Sollwert reduziert, und der katalytische Wandler zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor und dem O2-Sensor ist nicht in der Lage, eine ausreichende Abgasreinigungsfähigkeit zu erreichen.
  • Die obigen Nachteile sind nicht auf das den Abgasreiniger enthaltende Auspuffsystem beschränkt, sondern sie treten in einem System auf, das den Betrieb eines Aktuators zum Steuern der Ausgabe einer Anlage steuert/regelt, die aus einer von dem Aktuator erzeugten Eingabe bei einem bestimmten Sollwert erzeugt wird, wenn die Anlage eine lange Totzeit hat.
  • Die JP 11093741 beschreibt ein Anlagensteuersystem, das gemäß einem Gleitmodusregelprozess arbeitet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Anlagensteuersystem anzugeben, das in der Lage ist, die Ausgabe einer eine lange Totzeit aufweisenden Anlage gut auf einen vorbestimmten Sollwert zu regeln.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anlagensteuersystem mit einer Anlage zum Erzeugen einer Ausgabe aus einer Eingabe, die von einem Aktuator aufeinanderfolgend durch eine erste Teilanlage und eine zweite Teilanlage erzeugt wird, vorzusehen, sowie ein Erfassungsmittel zum Erfassen der Ausgabe der Anlage zum Einstellen einer Ausgabe des Aktuators, um eine Ausgabe des Erfassungsmittels (den erfassten Wert der Ausgabe der Anlage) auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, wobei das Anlagensteuersystem in der Lage ist, die Ausgabe des Erfassungsmittels gut auf den Sollwert zu konvergieren, während der Effekt einer Totzeit der Anlage auch dann richtig kompensiert wird, wenn die Totzeit lang ist.
  • Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anlagensteuersystem mit einem Abgasreiniger anzugeben, der einen ersten katalytischen Wandler und einen zweiten katalytischen Wandler aufweist, die aufeinanderfolgend stromab in der Auspuffleitung eines Verbrennungsmotors angeordnet sind, sowie einen Abgassensor, wie etwa einen O2-Sensor, der stromab des Abgasreinigers angeordnet ist, zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors, um eine Ausgabe des Abgasreinigers auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren.
  • Vor der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend die technische Bedeutung einiger Begriffe, die in der vorliegenden Erfindung angewendet werden, beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung dient ein Anlagensteuersystem zum Steuern/Regeln einer Anlage zum Erzeugen einer Ausgabe aus einer bestimmten Eingabe aufeinanderfolgend durch eine erste Teilanlage und eine zweite Teilanlage. Die erste Teilanlage und die zweite Teilanlage, die gemeinsam die Anlage bilden, können vom Aussehen her separate Strukturen sein, können aber auch vom Aussehen her eine integrale Struktur sein. Die meisten Anlagen, die vom Aussehen her eine Einzelstruktur sind, erzeugen eine Zwischenentität (einschließlich einer Substanz oder einer physikalischen Größe) in dem Prozess der Erzeugung einer Ausgabe aus einer Eingabe in diese. Eine solche Anlage enthält einen Abschnitt zum Erzeugen der Zwischenentität aus der Eingabe und einem Abschnitt zum Erzeugen der Endausgabe der Anlage aus der Zwischenentität. Der erstere Abschnitt entspricht der ersten Teilanlage und der letztere Abschnitt der zweiten Teilanlage. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jede der ersten Teilanlage und der zweiten Teilanlage eine Mehrzahl von Teilanlagen umfassen.
  • Nachfolgend wird ein Anlagensteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Zur Lösung der obigen Aufgaben steht das Anlagensteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung in zwei Aspekten zur Verfügung, die unten beschrieben werden.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Anlagensteuersystem zum Steuern/Regeln einer Anlage zum Erzeugen einer Ausgabe aus einer Eingabe aufeinanderfolgend durch eine erste Teilanlage und eine zweite Teilanlage, einen Aktuator zum Erzeugen einer Eingabe zu der Anlage; ein erstes Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ausgabe aus der Anlage; ein zweites Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ausgabe aus der ersten Teilanlage, die durch die erste Teilanlage in Abhängigkeit von der Eingabe zu der Anlage erzeugt wird; ein drittes Erfassungsmittel zum Erfassen der Eingabe zu der Anlage; ein erstes Steuerprozessmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Sollwert für eine Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, der erforderlich ist, um eine Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess; ein zweites Steuerprozessmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die eine Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, die erforderlich ist, um die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels auf den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels zu konvergieren, der durch die Daten repräsentiert wird, die durch das erste Steuerprozessmittel erzeugt werden, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess; ein Aktuatorsteuermittel zum Einstellen einer Ausgabe des Aktuators in die Solleingabe zu der Anlage, die durch die Daten repräsentiert wird, die durch das zweite Steuerprozessmittel erzeugt werden; ein erstes Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach einer Totzeit der zweiten Teilanlage repräsentieren, unter Verwendung der Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel; und ein zweites Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach einer Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe einer Totzeit der ersten Teilanlage und der Totzeit eines Systems ist, das das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst, unter Verwendung der Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel; wobei das erste Steuerprozessmittel ein Mittel umfasst, um Daten zu erzeugen, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, unter Verwendung der durch das erste Schätzmittel erzeugten Daten, und wobei das zweite Steuerprozessmittel ein Mittel umfasst, um Daten zu erzeugen, die die Solleingabe zu der Anlage präsentieren, unter Verwendung der durch das zweite Schätzmittel erzeugten Daten.
  • In dem ersten Aspekt dient, von den ersten und zweiten Teilanlagen, die zweite Teilanlage als ein von dem ersten Steuerprozessmittel zu regelndes Objekt. Das erste Steuerprozessmittel erzeugt sequenziell Daten, die einen Sollwert für eine Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren (= einen Sollwert für eine Ausgabe des ersten Erfassungsmittels), der eine in die zweite Teilanlage einzugebende Regeleingabe ist, um eine Ausgabe des ersten Erfassungsmittels, ein Hinweis auf einen erfassten Wert einer Ausgabe der Anlage ist (die auch eine Ausgabe der zweiten Anlage ist), auf einen vorbestimmten Sollwert gemäß einem Rückkopplungsregelprozess zu konvergieren.
  • Das Steuerprozessmittel erzeugt Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, unter Verwendung der von dem ersten Schätzmittel erzeugten Daten, da sie den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, sodass es möglich wird, den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels zu erzeugen, während der Effekt der Totzeit der zweiten Teilanlage kompensiert wird.
  • Die Totzeit der zweiten Teilanlage ist im Vergleich zur gesamten Totzeit der Anlage kurz. Die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der Totzeit der zweiten Anlage repräsentieren, können im Hinblick auf die Ansprechverzögerungscharakteristiken nur der zweiten Anlage erzeugt werden, die Teil der Anlage ist. Daher kann die Genauigkeit des Schätzwerts für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels, repräsentiert durch die von dem ersten Schätzmittel erzeugten Daten, erhöht werden. Infolgedessen kann das erste Steuerprozessmittel die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren (die Solleingabe zu der zweiten Anlage) erzeugen, die geeignet sind, um die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (den erfassten Wert der Ausgabe der Anlage) zu konvergieren, während der Effekt der Totzeit der zweiten Teilanlage angemessen kompensiert wird.
  • Das zweite Steuerprozessmittel hat die erste Teilanlage als ein zu regelndes Objekt. Das zweite Steuerprozessmittel erzeugt sequenziell Daten, die eine Solleingabe in die Anlage (eine Solleingabe in die erste Teilanlage) repräsentieren, die eine in die erste Teilanlage einzugebende Regeleingabe ist, um die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, die einen erfassten Wert der Ausgabe der ersten Teilanlage repräsentiert (die auch eine Eingabe in die zweite Teilanlage ist), auf den Sollwert zu konvergieren, der durch die Daten repräsentiert wird, die durch das erste Steuerprozessmittel erzeugt werden, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess.
  • Das zweite Steuerprozessmittel erzeugt Daten, die die Solleingabe für die Anlage repräsentieren, unter Verwendung der durch das zweite Schätzmittel erzeugten Daten, d.h. der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach einer Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit der ersten Teilanlage und der Totzeit eines Systems ist, das das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst (das ein System zum Erzeugen einer Isteingabe zu der Anlage (= Isteingabe zu der ersten Teilanlage) aus den Daten ist, die die Solleingabe in die Anlage repräsentieren, erzeugt durch das zweite Steuerprozessmittel). Somit ist es möglich, die die Solleingabe repräsentierenden Daten zu erzeugen, während der Effekt der Totzeit des Systems kompensiert wird, welches das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst (das nachfolgend als System zum Einstellen einer Eingabe in die erste Teilanlage bezeichnet werden könnte), sowie auch den Effekt der Totzeit der ersten Teilanlage.
  • Die Totzeit der ersten Teilanlage ist im Vergleich zur Totzeit der gesamten Anlage kurz. Da der Effekt der Ansprechverzögerung eines Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage, insbesondere des darin enthaltenen Aktuators, durch das Aktuatorsteuermittel kompensiert werden kann, können die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der Gesamttotzeit repräsentieren, im Hinblick auf die Ansprechverzögerungscharakteristiken der ersten Teilanlage allein unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung des Systems zur Erzeugung einer Eingabe der ersten Teilanlage erzeugt werden.
  • Demzufolge kann die Genauigkeit des Schätzwerts für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, wie durch die vom zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, erhöht werden. Im Ergebnis kann das zweite Prozesssteuermittel die die Solleingabe in die Anlage repräsentierenden Daten erzeugen, die zum Konvergieren der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, die den erfassten Wert der Ausgabe der ersten Teilanlage repräsentiert, auf den Sollwert zu konvergieren, der durch die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert wird, während der Effekt der Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe in die erste Teilanlage, zusätzlich zur Totzeit der ersten Teilanlage, geeignet kompensiert wird. Daher sind die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren (die Solleingabe in die zweite Teilanlage) adäquat zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (des erfassten Werts der Ausgabe der Anlage) auf deren Sollwert, und die den Sollwert zur Anlage repräsentierenden Daten, die durch das zweite Steuerprozessmittel erzeugt werden, sind auch adäquat zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf deren Sollwert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt der Prozess der Erzeugung der Solleingabe in die Anlage durch das erste Steuerprozessmittel, der einen Steuerprozess für die zweite Teilanlage ausführt, sowie das zweite Steuerprozessmittel, das einen Steuerprozess für die erste Teilanlage ausführt. Daher kann der Effekt von Störungen der gesamten Anlage auf das erste Steuerprozessmittel und das zweite Steuerprozessmittel verteilt und von diesen absorbiert werden.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es daher, selbst wenn die Gesamtanlage eine lange Totzeit hat, möglich, die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels, das die Ausgabe der Anlage erfasst, gut auf den Sollwert zu konvergieren, während der Effekt der Totzeit der Gesamtanlage kompensiert wird.
  • In einer bevorzugten Ausführung umfasst die vorliegende Erfindung ein Anlagensteuersystem zum Steuern/Regeln einer Anlage zum Erzeugen einer Ausgabe aus einer Eingabe aufeinanderfolgend durch eine erste Teilanlage und eine zweite Teilanlage einen Aktuator zum Erzeugen einer Eingabe zu der Anlage; ein erstes Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ausgabe aus der Anlage; ein zweites Erfassungsmittel zum Erfassen einer Ausgabe aus der ersten Teilanlage, die durch die erste Teilanlage in Abhängigkeit von der Eingabe zu der Anlage erzeugt wird; ein drittes Erfassungsmittel zum Erfassen der Eingabe zu der Anlage; ein erstes Steuerprozessmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Sollwert für eine Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, der erforderlich ist, um eine Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess; ein zweites Steuerprozessmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die eine Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, die erforderlich ist, um die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels auf den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels zu konvergieren, der durch die Daten repräsentiert wird, die durch das erste Steuerprozessmittel erzeugt werden, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess; ein Aktuatorsteuermittel zum Einstellen einer Ausgabe des Aktuators in die Solleingabe zu der Anlage, die durch die Daten repräsentiert wird, die durch das zweite Steuerprozessmittel erzeugt werden, ein erstes Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach einer ersten Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit der zweiten Teilanlage und der Totzeit eines Systems ist, wird das zweite Steuerprozessmittel, das Aktuatorsteuermittel, den Aktuator und die erste Teilanlage umfasst, unter Verwendung der Ausgabe der ersten und zweiten Erfassungsmittel, und ein zweites Schätzmittel zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach einer zweiten Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeiten der ersten Teilanlage und der Totzeit eines Systems ist, das das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst, unter Verwendung der Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel, wobei das erste Steuerprozessmittel ein Mittel umfasst, um Daten zu erzeugen, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, unter Verwendung der durch das erste Schätzmittel erzeugten Daten, und wobei das zweite Steuerprozessmittel ein Mittel umfasst, um Daten zu erzeugen, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, unter Verwendung der durch das zweite Schätzmittel erzeugten Daten.
  • In dem Anlagensteuersystem gemäß dieser bevorzugten Ausführung erzeugt das erste Schätzmittel Daten, die einen Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, nach einer ersten Gesamttotzeit, die die Summe der Totzeit der zweiten Teilanlage und der Totzeit eines Systems ist, das das zweite Prozesssteuermittel, das Aktuatorsteuermittel, den Aktuator und die erste Teilanlage umfasst (die ein System zum Erzeugen einer Istausgabe des zweiten Erfassungsmittels (des erfassten Werts einer Isteingabe in die zweite Teilanlage) aus den von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren (die Solleingabe in die zweite Teilanlage), und das erste Steuerprozessmittel erzeugt Daten, die einen Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren (eine Solleingabe zu der zweiten Teilanlage). Die anderen Details des Anlagensteuersystems gemäß dem zweiten Aspekt sind die gleichen wie jene des Anlagensteuersystems gemäß dem ersten Aspekt.
  • Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erzeugt das erste Steuerprozessmittel, das die zweite Teilanlage als ein zu regelndes Objekt hat, die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, unter Verwendung der Daten, die von dem ersten Schätzmittel erzeugt werden, welche den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, nach der ersten Gesamttotzeit. Es ist daher möglich, die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren (die Solleingabe in die zweite Teilanlage), während der Effekt der Totzeit des Systems kompensiert wird, das das zweite Steuerprozessmittel, das Aktuatormittel, den Aktuator und die erste Teilanlage umfasst (das nachfolgend als ein System zum Erzeugen einer Eingabe in die zweite Teilanlage bezeichnet werden könnte), sowie den Effekt der Totzeit der zweiten Teilanlage.
  • Obwohl die Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe in die zweite Teilanlage relativ lang ist, kann der Effekt der Ansprechverzögerungen des Aktuators und der ersten Teilanlage, die in diesem System enthalten sind, durch das Aktuatorsteuermittel bzw. das zweite Steuerprozessmittel kompensiert werden. Daher können Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit repräsentieren, im Hinblick auf die Ansprechverzögerungscharakteristiken der zweiten Teilanlage nur unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage erzeugt werden. Wenn somit die Totzeit der zweiten Teilanlage relativ kurz ist, dann kann die Genauigkeit des Schätzwerts für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit, die durch die von dem ersten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert wird, auf einem ausrechenden Pegel gehalten werden. Im Ergebnis kann das erste Prozesssteuermittel Daten erzeugen, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren (die Solleingabe in die zweite Teilanlage), die zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den Sollwert geeignet sind, der durch die vom ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert wird, während der Effekt der Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe in die zweite Teilanlage, zusätzlich zur Totzeit der zweiten Teilanlage, geeignet kompensiert wird.
  • Das zweite Steuerprozessmittel, das die erste Teilanlage als ein zu regelndes Objekt hat, sowie das ihm zugeordnete zweite Schätzmittel, arbeiten in der gleichen Weise und bieten die gleichen Vorteile wie oben in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung beschrieben. Da das erste Steuerprozessmittel den Effekt der Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe in die zweite Teilanlage kompensiert, ist es möglich, den vom zweiten Steuerprozessmittel ausgeführten Rückkopplungsregelprozess zu stabilisieren und dem Rückkopplungsregelprozess eine hohe Verstärkung zu geben. Im Ergebnis kann das schnelle Ansprechverhalten des von dem zweiten Steuerprozessmittel ausgeführten Steuerprozesses erhöht werden.
  • Der Effekt von Störungen auf die Gesamtanlage kann auf das erste Steuerprozessmittel und das zweite Steuerprozessmittel verteilt und von diesen absorbiert werden, wie beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es daher, selbst wenn die Gesamtanlage eine lange Totzeit hat, möglich, die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels, das die Ausgabe der Anlage erfasst, gut auf den Sollwert zu konvergieren, während der Effekt der Totzeit der Gesamtanlage kompensiert wird.
  • Wenn die Totzeit der zweiten Teilanlage relativ lang ist, dann ist das Anlagensteuersystem gemäß dem ersten Aspekt bevorzugt, und wenn die Totzeit der ersten Teilanlage relativ kurz ist, dann ist das Anlagensteuersystem gemäß dem zweiten Aspekt bevorzugt.
  • In den Anlagensteuersystemen gemäß dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen umfasst die Anlage bevorzugt ein Auspuffsystem, das von einer Position stromauf eines Abgasreinigers, der einen ersten katalytischen Wandler und einen zweiten katalytischen Wandler umfasst, die stromab aufeinanderfolgend in einer Auspuffleitung eines Verbrennungsmotors angeordnet sind, zu einer Position stromab des Abgasreinigers reicht, wobei das Auspuffsystem den Abgasreiniger enthält, wobei die erste Teilanlage ein System umfasst, das von der Position stromauf des Abgasreinigers zu einer Position zwischen den ersten und zweiten katalytischen Wandlern reicht, wobei die zweite Teilanlage ein System umfasst, das von der Position zwischen den ersten und zweiten katalytischen Wandlern zu der Position stromab des Abgasreinigers reicht, und worin die Eingabe zu der Anlage, wie durch das dritte Erfassungsmittel erfasst, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemisches umfasst, das in dem Verbrennungsmotor als der Aktuator zum Erzeugen des Abgases verbrannt wird, das in den Abgasreiniger eintritt, wobei die Ausgabe von der Anlage, wie durch das erste Erfassungsmittel erfasst, die Konzentration einer Komponente des Abgases umfasst, das durch den Abgasreiniger hindurchgetreten ist, und die Ausgabe der ersten Teilanlage, wie durch das zweite Erfassungsmittel erfasst, die Konzentration einer Komponente des Abgases umfasst, das durch den ersten katalytischen Wandler in den zweiten katalytischen Wandler eingeführt wird.
  • Beim Erzeugen eines Sollwerts für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) als die Solleingabe zu der Anlage zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels, das die Konzentration einer Komponente (die Ausgabe der Anlage) in dem Abgas erfasst, das durch den Abgasreiniger der Anlage hindurchgetreten ist, auf den Sollwert, und zum Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors als Aktuator zum Konvergieren der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels (des erfassten Werts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn der Abgasreiniger ein groß bemessener katalytischer Wandler oder eine Mehrzahl katalytischer Wandler umfasst, dann hat der Abgasreiniger eine lange Totzeit.
  • In dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfasst der Abgasreiniger einen stromaufwärtigen ersten katalytischen Wandler und einen stromabwärtigen zweiten katalytischen Wandler, und ein Auspuffsystem, das als Anlage dem ersten katalytischen Wandler zugeordnet ist, wird als erste Teilanlage bezeichnet, und ein Auspuffsystem, das als Anlage dem zweiten katalytischen Wandler zugeordnet ist, wird als die zweite Teilanlage bezeichnet. Die Konzentration einer Komponente in dem Abgas, das durch den ersten katalytischen Wandler in den zweiten katalytischen Wandler fließt, wird von dem zweiten Erfassungsmittel als die Ausgabe der ersten Teilanlage erfasst (= die Eingabe in die zweite Teilanlage). Das erste Steuerprozessmittel und das erste Schätzmittel erzeugen die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, um die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den Sollwert zu konvergieren. Das zweite Steuerprozessmittel und das zweite Schätzmittel erzeugen die Daten, die den Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses repräsentieren, das die Solleingabe zu der Anlage ist, um die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels auf deren Sollwert zu konvergieren. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors als dem Aktuator wird eingestellt, um die Ausgabe des dritten Erfassungsmittels (den erfassten Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu konvergieren.
  • Mit der obigen Anordnung ist es möglich, die Effekte der Totzeit der ersten Teilanlage, die das dem ersten katalytischen Wandler zugeordnete Auspuffsystem ist, und die Totzeit der zweiten Teilanlage, die das dem zweiten katalytischen Wandler zugeordnete Auspuffsystem ist, geeignet zu kompensieren. Selbst wenn daher das gesamte Abgassystem (die Anlage) einschließlich des Abgasreinigers eine lange Totzeit hat, kann die Ausgabe der ersten Erfassungsmittels (der erfasste Wert der Ausgabe der Anlage) gut auf den Sollwert konvergiert werden, während der Effekt der Totzeit kompensiert wird. Da die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels, d.h. der erfasste Wert der Konzentration der Komponente, die durch den Abgasreiniger hindurchgetreten ist, gut auf den Sollwert konvergiert werden kann, wird es dem Abgasreiniger möglich gemacht, seine gewünschte Reinigungsfähigkeit zu erlangen, um die Reinigungsrate des Abgases zu erhöhen, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird.
  • In dem Fall, wo die Anlage das den Abgasreiniger enthaltende Auspuffsystem umfasst, wie aus der obigen Erläuterung der ersten Teilanlage und der zweiten Teilanlage ersichtlich, können der erste katalytische Wandler und der zweite katalytische Wandler des Abgasreinigers voneinander separat oder integral miteinander kombiniert sein. Wenn der Abgasreiniger einen einzigen einheitlichen katalytischen Wandler umfasst, kann er in stromaufwärtige und stromabwärtige Abschnitte unterteilt sein, die jeweils dem ersten katalytischen Wandler bzw. dem zweiten katalytischen Wanlder entsprechen. Wenn der Abgasreiniger voneinander separate erste und zweite katalytische Wandler umfasst, können beide oder einer der katalytischen Wandler eine Mehrzahl katalytischer Wandler umfassen, die miteinander verbunden sind. Insbesondere, wenn der Abgasreiniger eine Mehrzahl verbundener katalytischer Wandler umfasst, können diese katalytischen Wandler in stromaufwärtige und stromabwärtige Gruppen aufgeteilt sein, und die katalytischen Wandler, die zu den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Gruppen gehören, entsprechen dem ersten katalytischen Wandler bzw. dem zweiten katalytischen Wandler.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Steuerprozessmittel ein Mittel, um die Daten zu erzeugen, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, um den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der Totzeit der zweiten Teilanlage, wie durch die vom ersten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, auf den Sollwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels zu konvergieren, und das zweite Steuerprozessmittel umfasst ein Mittel, um die Daten zu erzeugen, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, um den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der Gesamttotzeit, wie durch die vom zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, auf den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels zu konvergieren.
  • In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Steuerprozessmittel ein Mittel zum Erzeugen der Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, um den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit, wie durch die von dem ersten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, auf den Sollwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels zu konvergieren, und das zweite Steuerprozessmittel umfasst ein Mittel zum erzeugen der Daten, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, um den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der zweiten Gesamttotzeit, wie durch die von dem zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, auf den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels zu konvergieren.
  • Das erste Steuerprozessmittel kann die Daten erzeugen, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, während der Effekt der Totzeit der zweiten Teilanlage richtig kompensiert wird, und das zweite Steuerprozessmittel kann die Daten erzeugen, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, während der Effekt der Totzeit der ersten Teilanlage kompensiert wird.
  • In dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Schätzmittel ein Mittel um die Daten zu erzeugen, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß einem Algorithmus, der auf der Basis eines Modells der zweiten Teilanlage aufgebaut ist, das ein Verhalten der zweiten Teilanlage als ein System ausdrückt zum Erzeugen von Daten, die die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, aus Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, mit einer Totzeit und einer Ansprechverzögerung.
  • Ähnlich umfasst das zweite Schätzmittel ein Mittel zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß einem Algorithmus, der auf der Basis eines Modells der ersten Teilanlage aufgebaut ist, das ein Verhalten der ersten Teilanlage als ein System ausdrückt zum Erzeugen von Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, aus Daten, die die Ausgabe des dritten Erfassungsmittels repräsentieren, mit einer Totzeit und einer Ansprechverzögerung.
  • Insbesondere erzeugt in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Schätzmittel die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der Totzeit der zweiten Teilanlage repräsentieren. Wenn ein Verhalten der zweiten Teilanlage durch ein Modell ausgedrückt wird, das ein Element relativ zur Totzeit sowie ein Element relativ zur Ansprechverzögerung enthält, können die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß einem Algorithmus auf der Basis des Modells adäquat erzeugt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erzeugt das erste Schätzmittel die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit der zweiten Teilanlage und der Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage ist. Da die Ansprechverzögerung des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage durch das Aktuatorsteuermittel und das zweite Steuerprozessmittel kompensiert werden kann, braucht die Ansprechverzögerung des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage bei der Erzeugung der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit repräsentieren, nicht berücksichtigt werden. In dem zweiten Aspekt ist es daher möglich, die Daten richtig zu erzeugen, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß dem Algorithmus auf der Basis des Modells, das das Element relativ zur Totzeit und das Element relativ zur Ansprechverzögerung enthalt, und das Verhalten der zweiten Teilanlage ausdrückt.
  • Wie bei dem ersten Schätzmittel des Anlagensteuersystems gemäß dieser bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das zweite Schätzmittel in dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen, kann die Ansprechverzögerung eines Systems, das das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst (die nachfolgend als System zum Erzeugen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage bezeichnet werden könnten) für das Aktuatorsteuermittel kompensiert werden. Demzufolge braucht die Ansprechverzögerung des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage beim Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der Gesamttotzeit, die die Summe der Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage und der Totzeit der ersten Teilanlage ist, nicht berücksichtigt werden. Daher ist es möglich, die Daten richtig zu erzeugen, den den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß dem Algorithmus auf der Basis des Modells, das das Element relativ zur Totzeit und das Element relativ zur Ansprechverzögerung enthält, und das Verhalten der ersten Teilanlage ausdrückt.
  • Während das Modell der zweiten Teilanlage und das Modell der ersten Teilanlage als jeweilige zeitkontinuierliche Systeme aufgebaut werden können, sollten sie bevorzugt als jeweilige Diskretzeitsysteme aufgebaut sein, um die Prozesse des ersten Schätzmittels und des zweiten Schätzmittels gemäß einem Prozess auf Computerbasis durchzuführen.
  • In diesem Fall kann das Modell der zweiten Teilanlage ein Modell aufweisen (ein sogenanntes autoregressives Modell), das die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels jedem Steuerzyklus mit der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels und der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels in einem dem Steuerzyklus vorangehenden Steuerzyklus ausdrückt.
  • Ähnlich kann das Modell der ersten Teilanlage ein Modell umfassen (ein sogenanntes autoregressives Modell), das die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels in jedem Steuerzyklus mit der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels und der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels in einem dem Steuerzyklus vorangehenden Steuerzyklus ausdrückt.
  • In dieser bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die erste Gesamttotzeit länger als die Totzeit der zweiten Teilanlage beim Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit gemäß dem Algorithmus auf der Basis obigen Modells der zweiten Teilanlage repräsentieren. Um daher die den geschätzten Wert repräsentierenden Daten zu erzeugen, ist formal ein künftiger Wert der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels erforderlich (in einigen Fällen könnte ein künftiger Wert der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels in Abhängigkeit von der Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage und der Dauer der Steuerzyklen des ersten Steuerprozessmittels nicht erforderlich sein).
  • Um, in Bezug auf das zweite Schätzmittel, ähnlich die Daten zu erzeugen, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit der ersten Teilanlage und der Totzeit des Systems zum Einstellen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage ist, gemäß dem Algorithmus auf der Basis des Modells der ersten Teilanlage, ist formal in künftiger Wert der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels erforderlich (in einigen Fällen könnte ein künftiger Wert der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels in Abhängigkeit von der Totzeit des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage und der Dauer von Steuerzyklen des zweiten Prozessmittels nicht erforderlich sein).
  • Wie oben beschrieben, kann die Ansprechverzögerung des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage durch das Aktuatorsteuermittel und das zweite Steuerprozessmittel kompensiert werden. Somit kann das System zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage als ein System erkannt werden, in dem die Istausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der Totzeit des Systems (die ein künftiger Wert der Ausgabe ist) mit dem Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels übereinstimmt, wie durch die vom ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert wird. Daher kann der künftige Wert der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels durch den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels ersetzt werden, wie er durch die vom ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert wird.
  • Ähnlich kann das System zum Erzeugen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage als ein System erkannt werden, in dem die Istausgabe des dritten Erfassungsmittels nach der Totzeit des Systems (die der tatsächlich erfasste Wert der Eingabe zu der Anlage ist) mit der Solleingabe zu der Anlage übereinstimmt, wie durch die vom zweiten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert. Daher kann der künftige Wert der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels durch die Solleingabe zu der Anlage ersetzt werden, wie durch die vom zweiten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert.
  • In Bezug auf den künftigen Wert der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels ist der Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der zweiten Gesamttotzeit, wie durch die von dem zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, der künftige Wert der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels. Wenn die Istausgabe des zweiten Erfassungsmittels mit dem Schätzwert nach der zweiten Gesamttotzeit übereinstimmt, dann kann der künftige Wert der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels durch den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der zweiten Gesamttotzeit, wie durch die von dem zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, ersetzt werden.
  • Gemäß dieser bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Schätzmittel ein Mittel zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, unter Verwendung vor der Gegenwart liegender Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel und des Sollwerts für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, wie durch die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert, unter der Annahme, dass die Istausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der Totzeit eines Systems (eines Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu der zweiten Teilanlage), das das zweite Steuerprozessmittel, das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator und die erste Teilanlage umfasst, gleich dem Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels ist, wie durch die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert.
  • Alternativ umfasst das erste Schätzmittel ein Mittel zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, unter Verwendung vor der Gegenwart liegender Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel und des geschätzten Werts für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, wie durch die von dem zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, unter der Annahme, dass eine Istausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der zweiten Gesamttotzeit gleich dem geschätzten Wert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels ist, wie durch die von dem zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert.
  • In dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfasst das zweite Schätzmittel ein Mittel zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, unter Verwendung vor der Gegenwart liegender Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel und der Solleingabe zu der Anlage, wie durch die von dem zweiten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert, unter der Annahme, dass die Istausgabe des dritten Erfassungsmittels nach der Totzeit eines Systems (eines Systems zum Einstellen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage), das das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst, gleich der Solleingabe zu der Anlage ist, wie durch die von dem zweiten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert.
  • Um die Daten zu erzeugen, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit repräsentieren, verwendet das erste Schätzmittel gemäß dem ersten Aspekt den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, wie durch die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert, oder den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, wie durch die von dem zweiten Schätzmittel erzeugten Daten repräsentiert, zusätzlich zu des vor der Gegenwart liegenden Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel. Das erste Schätzmittel kann somit die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels nach der ersten Gesamttotzeit repräsentieren, richtig erzeugen.
  • Um ähnlich, in dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die Daten zu erzeugen, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels nach der zweiten Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe der Totzeit der ersten Teilanlage und der Totzeit des Systems zum Einstellen einer Eingabe zu der ersten Teilanlage ist, verwendet das zweite Schätzmittel die Solleingabe zu der Anlage, wie durch die von dem zweiten Steuerprozessmittel erzeugten Daten repräsentiert, zusätzlich zu den vor der Gegenwart liegenden Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel.
  • Wie oben beschrieben, sollte, in dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung, welche die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß dem Algorithmus auf der Basis des Modells der zweiten Anlage erzeugt, das Modell der zweiten Anlage bevorzugt ein Modell umfassen, das das Verhalten der zweiten Teilanlage unter Verwendung der Differenz zwischen der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, sowie der Differenz zwischen der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, ausdrückt.
  • Ähnlich sollte zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels gemäß dem Algorithmus auf der Basis des Modells der ersten Teilanlage repräsentieren, das Modell der ersten Teilanlage bevorzugt ein Modell umfassen, das das Verhalten der ersten Teilanlage unter Verwendung der Differenz zwischen der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des dritten Erfassungsmittels repräsentieren, sowie der Differenz zwischen der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, ausdrückt.
  • In dem Modell der zweiten Teilanlage werden die Differenzen zu den jeweiligen vorbestimmten Referenzwerten als die Daten verwendet, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, die der Eingabe zu der zweiten Teilanlage entspricht, und die Daten, die die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, die der Ausgabe der zweiten Teilanlage entspricht. Auf diese Weise kann der Algorithmus zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, vereinfacht und kann leicht aufgebaut werden. Die Genauigkeit des Schätzwerts für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels kann erhöht werden.
  • Ähnlich werden in dem Modell der ersten Teilanlage die Differenzen zu den jeweiligen vorbestimmten Referenzwerten als die Daten verwendet, die die Ausgabe des dritten Erfassungsmittels repräsentieren, die der Eingabe zu der ersten Teilanlage entspricht, und die Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, die der Ausgabe der ersten Teilanlage entspricht. Auf diese Weise wird der Algorithmus zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, vereinfacht und kann leicht aufgebaut werden. Die Genauigkeit des Schätzwerts für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels kann erhöht werden.
  • Wenn das Modell der zweiten Teilanlage und das Modell der ersten Teilanlage wie oben beschrieben aufgebaut sind, repräsentieren die von dem ersten Schätzmittel erzeugten Daten die Differenz zwischen dem Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels und dem vorbestimmten Referenzwert dafür. Ähnlich repräsentieren die von dem zweiten Schätzmittel erzeugten Daten die Differenz zwischen dem Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels und dem vorbestimmten Referenzwert dafür.
  • Das Modell der zweiten Teilanlage kann per se durch die Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel aufgestellt werden. Ähnlich kann das Modell der ersten Teilanlage per se unter Verwendung der Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel aufgestellt werden.
  • Wenn in dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung das erste Schätzmittel die Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß dem Algorithmus auf der Basis des Modells der zweiten Teilanlage erzeugt, dann sollte das Anlagensteuersystem bevorzugt ferner ein Identifikationsmittel aufweisen, zum sequenziellen Identifzieren von zu etablierenden Parametern des Modells der zweiten Teilanlage, unter Verwendung der Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel.
  • Ähnlich, wenn das zweite Schätzmittel die Daten, die dem Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, gemäß dem Algorithmus auf der Basis der ersten Teilanlage erzeugt, sollte das Anlagensteuersystem ferner bevorzugt ein Identifikationsmittel umfassen, zum sequenziellen Identifizieren von zu etablierenden Parametern des Modells der ersten Teilanlage, unter Verwendung der Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel.
  • Wenn die Parameter des Modells der zweiten Teilanlage und des Modells der ersten Teilanlage sequenziell identifiziert werden, können diese Modelle mit tatsächlichen Verhaltenszuständen der zweiten Teilanlage und der ersten Teilanlage übereinstimmen. Daher kann die Genauigkeit der Schätzwerte für die Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel, wie durch die von den ersten und zweiten Schätzmitteln erzeugten Daten gemäß den Algorithmen auf der Basis dieser Modelle repräsentiert, erhöht werden. Im Ergebnis können die Effekte der Totzeiten der zweiten Teilanlage und der ersten Teilanlage zuverlässiger kompensiert werden.
  • Wenn das Modell der ersten Teilanlage als ein autoregressives Modell eines Diskretzeitsystems ausgedrückt wird, dann sind die zu etablierenden Parameter des Modells Koeffizienten in Bezug auf die Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel in dem Modell.
  • Ähnlich, wenn das Modell der zweite4n Teilanlage als ein autoregressives Modell vom Diskretzeitsystem ausgedrückt wird, dann sind die zu etablierenden Parameter des Modells Koeffizienten in Bezug auf die Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel in dem Modell.
  • In dem ersten Aspekt und in den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfasst der von dem ersten Steuerprozessmittel ausgeführte Rückkopplungsregelprozess bevorzugt einen Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ.
  • Ähnlich umfasst der von dem zweiten Steuerprozessmittel ausgeführte Rückkopplungsregelprozess bevorzugt einen Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ.
  • Der Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ ist ein Regelprozess, der in der Lage ist, eine Dämpfungsrate der Differenz zwischen einer Regelgröße (die die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels für das erste Steuerprozessmittel und die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels für das zweite Steuerprozessmittel ist) und deren Sollwert in Abhängigkeit vom Wert eines in dem Regelprozess verwendeten gegebenen Parameters anzuzeigen. Unter Verwendung des Regelprozesses vom reaktionsanzeigenden Typ als dem Rückkopplungsregelprozess, der von dem ersten Steuerprozessmittel und dem zweiten Steuerprozessmittel ausgeführt wird, ist es möglich, dass das erste Steuerprozessmittel und das zweite Steuerprozessmittel ihre Steuerprozesse ausführen, während eine Störung zwischen diesen vermieden wird.
  • Der Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ kann ein Gleitmodusregelprozess sein, ein ILQ-Regelprozess (ein Optimalregelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ) etc. Bevorzugt umfasst der Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ einen Gleitmodusregelprozess.
  • Für eines des ersten Steuerprozessmittels und des zweiten Steuerprozessmittels umfasst der Gleitmodusregelprozess bevorzugt einen adaptiven Gleitmodusregelprozess.
  • Der Gleitmodusregelprozess hat allgemein eine hohe Regelstabilität gegenüber Störungen. Wenn die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, und die Daten, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, gemäß dem Gleitmodusregelprozess erzeugt werden, dann sind die erzeugten Daten hochzuverlässig, und die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels kann mit hoher Stabilität auf den Sollwert konvergiert werden.
  • Der adaptive Gleitmodusregelprozess enthält, in dem normalen Gleitmodusregelprozess, eine adaptive Regelvorschrift (einen adaptiven Algorithmus) zum Minimieren des Effekts einer Störung. Daher werden die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Abgassensors repräsentieren, die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugt werden, und die Daten, die das von dem zweiten Steuerprozessmittel erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis repräsentieren, hochzuverlässig gemacht. Insbesondere verwendet der Gleitmodusregelprozess eine Funktion, die als Umschaltfunktion bezeichnet wird, aufgebaut unter Verwendung der Differenz zwischen einer Regelgröße (die Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel in dieser Erfindung) und deren Sollwert, und es ist wichtig, den Wert der Umschaltfunktion auf "0" zu konvergieren. Gemäß dem normalen Gleitmodusregelprozess wird eine als Reachingregelvorschrift bezeichnete Regelvorschrift verwendet, um den Wert der Umschaltfunktion auf "0" zu konvergieren. Jedoch kann es aufgrund des Effekts einer Störung in einigen Situationen schwierig sein, beim Konvergieren des Werts der Umschaltfunktion auf "0" nur mit der Reachingregelvorschrift für eine ausreichende Stabilität zu sorgen. Um gemäß dem adaptiven Gleitmodusregelprozess den Wert der Umschaltfunktion auf "0" zu konvergieren, während der Effekt von Störungen minimiert wird, wird die adaptive Regelvorschrift (der adaptive Algorithmus) zusätzlich zu der Reachingregelvorschrift verwendet. Beim Erzeugen der Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, und der Daten, die die Solleingabe in die Anlage repräsentieren, gemäß dem adaptiven Gleitmodusregelprozess, ist es möglich, den Wert der Umschaltfunktion hochstabil auf "0" zu konvergieren. Die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, und die Daten, die den Sollwert zu der Anlage repräsentieren, können erzeugt werden, um die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels und die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels hochstabil auf ihre Sollwerte zu konvergieren. Im Ergebnis ist der Steuerprozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den Sollwert hochstabil.
  • Wenn der Rückkopplungsregelprozess durch das erste Steuerprozessmittel als der Gleitmodusregelprozess (der adaptive Gleitmodusregelprozess) ausgeführt wird, dann ist es bevorzugt, als die Umschaltfunktion eine lineare Funktion zu verwenden, die Variablen hat, die eine Mehrzahl von Zeitseriendaten der Differenz zwischen der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels und deren Sollwert repräsentieren. Ähnlich, wenn der Rückkopplungsregelprozess von dem zweiten Steuerprozessmittel als der Gleitmodusregelprozess ausgeführt wird, dann ist es bevorzugt, als die Umschaltfunktion eine lineare Funktion mit Variablen zu verwenden, die eine Mehrzahl von Zeitseriendaten der Differenz zwischen der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels und deren Sollwert repräsentieren.
  • Wenn die Rückkopplungsregelprozesse von den ersten und zweiten Steuerprozessmitteln als der Gleitmodusregelprozess ausgeführt werden, dann sind Modelle der ersten und zweiten Teilanlagen erforderlich, die als von den Steuerprozessen zu regelnde Objekte dienen. Die Modelle der ersten und zweiten Teilanlagen sollten bevorzugt das gleiche Modell wie die Modelle sein, die von den ersten und zweiten Schätzmitteln verwendet werden. In diesen Modellen repräsentieren die Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugt werden, z.B. die Differenz zwischen dem Sollwert und einem vorbestimmten Referenzwert in Bezug auf die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels, und die Daten, die den Sollwert zu der Anlage repräsentieren, repräsentieren z.B. die Differenz zwischen dem Sollwert und einem vorbestimmten Referenzwert in Bezug auf die Eingabe zu der Anlage (einen Referenzwert für die Ausgabe des dritten Erfassungsmittels).
  • Wenn der Rückkopplungsregelprozess von dem ersten Steuerprozessmittel als der Gleitmodusregelprozess ausgeführt wird, wie oben beschrieben, dann sollte das Anlagensteuersystem bevorzugt ferner ein Mittel umfassen, zum Bestimmen der Stabilität eines Prozesses zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert gemäß dem Gleitmodusregelprozess, wobei das zweite Steuerprozessmittel ein Mittel umfasst zum Erzeugen der Daten, die den Sollwert zu der Anlage repräsentieren, wobei der Sollwert die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels ein vorbestimmter Wert ist, wenn der Prozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert als unstabil bewertet wird.
  • Insbesondere, wenn der Prozess, der von dem ersten Steuerprozessmittel gemäß dem Gleitmodusregelprozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert ausgeführt wird, als unstabil bewertet wird, dann ist die Zuverlässigkeit der Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, der von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugt wird, gering. Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt daher in diesen Situationen das zweiten Steuerprozessmittel die Daten, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, um die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Wert zu konvergieren. Auf diese Weise ist es möglich, ein gewisses Leistungsniveau der Anlage beizubehalten. Wenn der Prozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert als stabil bewertet wird, dann ist es möglich, einen ausreichenden Leistungspegel der Anlage zu halten.
  • Wenn die Anlage das Auspuffsystem umfasst, einschließlich dem Abgasreiniger, der dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, dann ist, selbst wenn der Prozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert als unstabil bewertet wird, der stromauf des Abgasreinigers angeordnete erste katalytische Wandler in der Lage, für eine gute Abgasreinigungsfähigkeit zu sorgen. Wenn der Prozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert als stabil bewertet wird, ist der Abgasreiniger insgesamt in der Lage, seine Reinigungsfähigkeit auf einem ausreichenden Niveau durchzuführen.
  • Insofern es wichtig ist, den Wert der Umschaltfunktion auf "0" gemäß dem Gleitmodusregelprozess zu konvergieren, wie oben beschrieben, ist es möglich, die Stabilität des Prozesses, der von dem ersten Steuerprozessmittel ausgeführt wird, um die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, auf der Basis des Werts der Umschaltfunktion zu bestimmen. Z.B. ist es möglich zu bestimmen, ob der Prozess des Konvergierens der Ausgabe es ersten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Sollwert unstabil oder stabil ist, z.B. in Abhängigkeit davon, ob das Produkt des Werts der Umschaltfunktion und deren Änderungsrate (entsprechend dem zeitdifferenzierten Wert einer Lyapunov-Funktion in Bezug auf die Umschaltfunktion) einen positiven Wert oder einen negativen Wert hat.
  • Wenn die Anlage das Auspuffsystem umfasst, das den Abgasreiniger enthält, der dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, dann umfasst das erste Erfassungsmittel allgemein einen Abgassensor zum Erzeugen einer Ausgabe in Abhängigkeit von der Konzentration einer bestimmten Komponente des Abgases, das durch den zweiten katalytischen Wandler hindurchgetreten ist, wenn der Abgassensor aktiviert ist. Das zweite Steuerprozessmittel umfasst ein Mittel zum Bestimmen, ob das erste Erfassungsmittel aktiviert ist oder nicht, sowie ein Mittel zum Erzeugen der Daten, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, wobei der Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels ein vorbestimmter Wert ist, wenn das erste Erfassungsmittel als nicht aktiviert bewertet wird.
  • Wenn das erste Erfassungsmittel (der Abgassensor) nicht ausreichend aktiviert ist, wie umittelbar nach dem Betriebsbeginn des Verbrennungsmotors, dann ist, da die Zuverlässigkeit der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels niedrig ist, die Zuverlässigkeit der Daten, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels repräsentieren, die von dem ersten Steuerprozessmittel erzeugt wird, ebenfalls niedrig. Wenn daher die Anlage das Auspuffsystem umfasst, das den Abgasreiniger enthält, der dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, dann erzeugt, wenn der Prozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels gemäß dem Gleitmodusregelprozess, der von dem ersten Steuerprozessmittel ausgeführt wird, als unstabil bewertet wird, das zweite Steuerprozessmittel die Daten, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, um die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels auf den vorbestimmten Wert zu konvergieren. Daher ist zumindest der erste katalytische Wandler, der stromauf des Abgasreinigers angeordnet ist, in der Lage, für eine gute Abgasreinigungsfähigkeit zu sorgen. Nachdem das erste Erfassungsmittel aktiviert ist, ist der Abgasreiniger insgesamt in der Lage, seine Reinigungsfähigkeit auf einem ausreichenden Niveau durchzuführen.
  • In dem ersten Aspekt und den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung hat bevorzugt der von dem ersten Steuerprozessmittel ausgeführte Rückkopplungsregelprozess einen Rückkopplungsfaktor, der kleiner ist als der Rückkopplungsfaktor des von dem zweiten Steuerprozessmittel ausgeführten Rückkopplungsregelprozesses.
  • Zumindest einer der Rückkopplungsregelprozesse, die von den ersten und zweiten Prozessmitteln ausgeführt werden, umfasst bevorzugt einen Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ.
  • Wenn die Rückkopplungsfaktoren der ersten und zweiten Steuerprozessmittel so etabliert sind, wird verhindert, dass die von den ersten und zweiten Steuerprozessmitteln ausgeführten Rückkopplungsregelprozesse sich miteinander stören, und die Stabilität des Regelprozesses zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels auf den Sollwert kann erhöht werden. Wenn beide oder einer der Rückkopplungsregelprozesse der ersten und zweiten Steuerprozessmittel einen Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ aufweist, dann können die obigen Rückkopplungsfaktoren etabliert werden.
  • Wenn die Anlage das Auspuffsystem umfasst, das den Abgasreiniger enthält, der dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, dann umfasst bevorzugt jedes der ersten und zweiten Erfassungsmittel bevorzugt einen O2-Sensor (einen Sauerstoffkonzentrationssensor), und der Sollwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels hat bevorzugt einen gegebenen konstanten Wert, um die Abgasreinigungsfähigkeit des Abgasreinigers zu optimieren.
  • Wenn die Anlage das Auspuffsystem umfasst, das den Abgasreiniger enthält, der dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, dann könnten eine von dem ersten Erfassungsmittel erfasste Komponente und eine von dem zweiten Erfassungsmittel erfasste Komponente nicht notwendigerweise zueinander dieselben sein, sondern könnten grundlegend eine solche Natur haben, dass ihre Konzentrationen zueinander korreliert sind.
  • Bevorzugt steuert/regelt das Aktuatormittel die Ausgabe des Aktuators zum Konvergieren der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels (des erfassten Werts der Eingabe zu der Anlage) auf den Sollwert zu der Anlage gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, der durch einen rekursiven Regler, z.B. einen adaptiven Regler, ausgeführt wird. Insbesondere, wenn die Ausgabe des Aktuators (= Eingabe zu der Anlage) auf den Sollwert zu der Anlage gemäß dem Rückkopplungsregelprozess eingestellt wird, der von einem rekursiven Regler, z.B. einem adaptiven Regler, ausgeführt wird, dann kann die Ausgabe des Aktuators auf die Solleingabe zu der Anlage mit hoher Stabilität gestellt werden, um dynamischen Veränderungen zu folgen, wie etwa Änderungen in dem Verhaltenszustand oder Eigenschaftsänderungen des Aktuators.
  • Der rekursive Regler bestimmt eine neue Regeleingabe gemäß einer Rekursionsformel einschließlich einer vorbestimmten Anzahl, vor der Gegenwart liegender Zeitseriendaten der Regeleingabe zum Einstellen der Ausgabe des Aktuators.
  • Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung als Beispiel veranschaulichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Anlagensteuersystems gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Diagramm, das Ausgangscharakteristiken eines O2-Sensors zeigt, der im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem verwendet wird;
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Basisanordnung eines stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem zeigt;
  • 4 ist ein Diagramm mit Darstellung eines Gleitmodusregelprozesses, der im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem verwendet wird;
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Basisanordnung eines stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem zeigt;
  • 6 ist ein Blockdiagramm eines Kraftstoffprozesscontrollers im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem;
  • 7 ist ein Blockdiagramm eines adaptiven Reglers im in 6 gezeigten Kraftstoffprozesscontroller;
  • 8 ist ein Flussdiagramm einer Prozesssequenz des Kraftstoffprozesscontrollers im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem;
  • 9 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 8 gezeigten Flussdiagramms;
  • 10 ist ein Flussdiagramm einer Gesamtprozessequenz des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem;
  • 11 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 10 gezeigten Flussdiagramms:
  • 12 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 10 gezeigten Flussdiagramms;
  • 13 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 10 gezeigten Flussdiagramms;
  • 14 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 10 gezeigten Flussdiagramms;
  • 15 ist ein Flussdiagramm einer Gesamtprozesssequenz des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers im in 1 gezeigten Anlagensteuersystem;
  • 16 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 15 gezeigten Flussdiagramms;
  • 17 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 15 gezeigten Flussdiagramms;
  • 18 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 15 gezeigten Flussdiagramms;
  • 19 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine des in 15 gezeigten Flussdiagramms; und
  • 20 ist ein Blockdiagramm eines Anlagensteuersystems gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • Ein Anlagensteuersystem gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unten in Bezug auf die 1 bis 19 beschrieben. Gemäß dieser Ausführung ist das Anlagensystem ein System zum Steuern/Regeln einer Anlage, die ein Auspuffsystem aufweist, das einen Abgasreiniger enthält, der in der Auspuffleitung eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
  • 1 zeigt in Blockform das Anlagensteuersystem gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung. In 1 ist ein Vierzylindermotor (Verbrennungsmotor) 1 als Fahrzeugvortriebsquelle an einem Motorfahrzeug oder einem Hybridfahrzeug angebracht. Abgase, die von dem Verbrennungsmotor 1 erzeugt werden, wenn ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern verbrannt wird, werden von einem gemeinsamen Auspuffrohr 2 (Auspuffleitung) in der Nähe des Verbrennungsmotors 1 gesammelt und von dem Auspuffrohr 2 in die Atmosphäre abgegeben. Das Auspuffrohr 2 weist einen ersten katalytischen Wandler 3 und einen zweiten katalytischen Wandler 4 auf, die jeweils einen katalytischen Dreiwegewandler aufweisen und aufeinanderfolgend stromabwärts zur Reinigung des Abgases angeordnet sind. Die ersten und zweiten katalytischen Wandler 3, 4 bilden gemeinsam einen Abgasreiniger 5.
  • In 1 sind die ersten und zweiten katalytischen Wandler 3, 4 so gezeigt, dass sie voneinander separat sind. Jedoch kann das Auspuffrohr 2 eine einzige katalytische Wandleranordnung aufweisen, die die ersten und zweiten katalytischen Wandler 3, 4 enthält, die stromauf bzw. stromab positioniert und integral miteinander kombiniert sind. Jeder der ersten und zweiten katalytischen Wandler 3, 4 kann eine Mehrzahl verbundener katalytischer Wandler umfassen. Der Verbrennungsmotor 1 entspricht einem Aktuator.
  • Das Anlagensteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung steuert/regelt grundlegend das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 (genauer gesagt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches von Kraftstoff und Luft, das in dem Verbrennungsmotor 1 verbrannt werden soll), um zu ermöglichen, dass der Abgasreiniger 5 eine optimale Reinigungsfähigkeit hat. Um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 zu steuern/zu regeln, hat das Anlagensteuersystem einen O2-Sensor 6 (Sauerstoffkonzentrationssensor, nachfolgend als "stromabwärtiger O2-Sensor 6" bezeichnet) als erstes Erfassungsmittel, der an dem Auspuffrohr 2 stromab des zweiten katalytischen Wandlers 4 angebracht ist, einen O2-Sensor 7 (nachfolgend als "stromaufwärtiger O2-Sensor 7" bezeichnet) als zweites Erfassungsmittel, der an dem Auspuffrohr 2 zwischen dem ersten und zweiten katalytischen Wandlern 3, 4 angebracht ist, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 8 als drittes Erfassungsmittel, der an dem Auspuffrohr 2 stromauf des ersten katalytischen Wandlers 3 angebracht ist, insbesondere an einer Position, wo die Abgase von den Zylindern des Verbrennungsmotors 1 gesammelt werden, sowie eine Steuereinheit 9 zur Durchführung eines Steuerprozesses auf der Basis der Ausgaben (erfassten Werte) von den Sensoren 6 – 8.
  • Die Steuereinheit 9 erhält, zusätzlich zu den Ausgaben von den Sensoren 6 – 8, Ausgaben von verschiedenen Sensoren, die die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1, den Ansaugdruck (Druck im Ansaugrohr), die Kühlmitteltemperatur etc. repräsentieren, um Betriebszustände des Verbrennungsmotors 1 zu erfassen.
  • Jeder der stromabwärtigen und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7 umfasst einen normalen O2-Sensor. Die stromabwärtigen und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7 erzeugen jeweilige Ausgaben RVO2/OUT, MVO2/OUT mit Pegeln, die von Sauerstoffkonzentrationen in dem Abgas abhängig sind, das durch den zweiten katalytischen Wandler 4 bzw. den ersten katalytischen Wandler 3 hindurchgetreten ist, d.h. sie erzeugen jeweilige Ausgaben RVO2/OUT, MVO2/OUT, die die erfassten Werte der Sauerstoffkonzentrationen in dem Abgas repräsentieren. Da die Sauerstoffkonzentration im. durch das Auspuffrohr 2 fließenden Abgas grundlegend von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vom Verbrennungsmotor 1 verbrannten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses abhängig ist, sind auch die Ausgaben RVO2/OUT, MVO2/OUT von den stromabwärtigen und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7 von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des vom Verbrennungsmotor 1 verbrannten Luft-Kraftstoff- Verhältnisses abhängig. Insbesondere werden sich die Ausgaben RVO2/OUT, MVO2/OUT von den stromabwärtigen und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7 mit hoher Empfindlichkeit in einem wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas verändern, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas entspricht, in einem Bereich Δ in der Nähe eines stöchiometrischen Luft- Kraftstoff-Verhältnisses liegt, wie in 2 gezeigt. Bei Sauerstoffkonzentrationen, die Luft-Kraftstoff-Verhältnissen außerhalb des Bereichs Δ entsprechen, werden die Ausgaben RVO2/OUT, MVO2/OUT von den stromabwärtigen und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7 gesättigt, d.h. sie sind im Wesentlichen konstant.
  • Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 8 erzeugt eine Ausgabe KACT, die erfasste Werte eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses repräsentiert (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines von dem Verbrennungsmotor 1 verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches), der durch die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erkannt wird, die in den Abgasreiniger 5 hineinfließt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 8 umfasst einen Breitband-Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, wie er im Detail z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-369471 und dem US Patent Nr. 5,391,282 beschrieben ist, und erzeugt eine Ausgabe mit einem Pegel, der in einem weiteren Bereich von Sauerstoffkonzentrationen als den O2-Sensoren 6, 7 proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas ist. Anders ausgedrückt, der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 8 (nachfolgend als "LAF-Sensor 8" bezeichnet) erzeugt eine Ausgabe KACT mit einem Pegel, der proportional zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechend der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas in einem weiten Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnissen ist.
  • Die Steuereinheit 9 führt grundlegend einen Regelprozess zum Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors 1 durch, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf einen vorbestimmten Sollwert RVO2/TARGET (konstanter Wert, siehe 2) zu konvergieren (zu stellen), um zu ermöglichen, dass der Abgasreiniger 5 eine optimale Abgasreinigungsfähigkeit hat. Anders ausgedrückt, das Anlagensteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführung ermöglicht, dass der Abgasreiniger 5, der die ersten und zweiten katalytischen Wandler 3, 4 aufweist, unabhängig von einer Alterung dieser katalytischen Wandler 3, 4 bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1, das die Ausgabe RV2/OUT des stromab des zweiten katalytischen Wandlers 4 angeordneten stromabwärtigen O2- Sensors 6 auf einen vorbestimmten konstanten Wert setzt, eine optimale Abgasreinigungsfähigkeit hat. Hierzu verwendet die Steuereinheit 9 den Sollwert RVO2/TARGET für die Ausgabe RV2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 als den obigen vorbestimmten konstanten Wert und führt einen Regelprozess zum Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors 1 durch, um die Ausgabe RV2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren.
  • Die Steuereinheit 9 zur Ausführung des obigen Regelprozesses umfasst einen Mikrocomputer. Die Steuereinheit 9 führt Funktionen durch, die grundlegend enthalten einen Controller 10 (nachfolgend als "stromabwärtiger Auspuffsystemcontroller 10" bezeichnet), um in vorbestimmten Steuerzyklen einen Prozess zum Erzeugen von Daten MO2CMD auszuführen, die einen Sollwert MVO2/TARGET für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 repräsentieren, der erforderlich ist, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, einen Controller 11 (nachfolgend als "stromaufwärtiger Auspuffsystemcontroller 11" bezeichnet), um in vorbestimmten Steuerzyklen einen Prozess zum Erzeugen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD für den Verbrennungsmotor 1 auszuführen (der auch ein Sollwert für die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 ist), der erforderlich ist, um die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf den Sollwert MVO2/TARGET zu konvergieren, sowie einen Controller 12 (nachfolgend als "Kraftstoffprozesscontroller 12" bezeichnet), um in vorbestimmten Steuerzyklen einen Prozess der Bestimmung eines Befehlswerts #nTout (n = 1, 2, 3, 4) für die Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffzufuhrmenge) für jeden der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 auszuführen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu stellen.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 und der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 entsprechen jeweils einem ersten Steuerprozessmittel und einem zweiten Steuerprozessmittel, und der Kraftstoffprozesscontroller 12 entspricht einem Aktuatorsteuermittel.
  • Wie später im Detail beschrieben, sind die Daten MO2CMD, die von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt werden, nicht der Sollwert MVO2/TARGET für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 per se, sondern sind die Differenz zwischen dem Sollwert MVO2/TARGET und einem vorbestimmten Referenzwert (einem Sollwert für die Differenz zwischen der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und dem vorbestimmten Referenzwert).
  • Nachfolgend werden die Steuerzyklen beschrieben, in denen die Controller 10 – 12 ihre Prozesse durchführen.
  • Wie später im Detail beschrieben, steuert/regelt der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 ein Auspuffsystem (in 1 mit E1 bezeichnet), das vom stromaufwärtigen O2-Sensor 7 zum stromabwärtigen O2-Sensor 6 reicht und den zweiten katalytischen Wandler 4 in dem Auspuffrohr 2 enthält, d.h. ein System (nachfolgend als "stromabwärtiges Auspuffsystem E1" bezeichnet) zum Erzeugen der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 aus der Ausgabe MVO2/OUT des stromabfwärtigen O2-Sensors 7. Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 führt den Prozess aus, die Daten MO2CMD zu erzeugen, die den Sollwert MVO2/TARGET für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 repräsentieren (die von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 erfasste Sauerstoffkonzentration), als Eingabe (sogenannte Regeleingabe) in das stromabwärtige Auspuffsystem E1, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 (die von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 erfasste Sauerstoffkonzentration) als von dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 erzeugte Ausgabe auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, während die Totzeit des stromabwärtigen Auspuffsystems E1, Verhaltensänderungen des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 etc. kompensiert werden. In dieser Ausführung hat jeder der Steuerzyklen, in denen der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 seinen Prozess durchführt, eine Dauer von z.B. 30 bis 100 ms, die im Hinblick auf die Totzeit, die Prozesslast etc. vorbestimmt ist.
  • Wie später im Detail beschrieben wird, steuert/regelt der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 ein Auspuffsystem (in 1 mit E2 bezeichnet), das von dem LAF-Sensor 8 zu dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 reicht, und den ersten katalytischen Wandler 3 in dem Auspuffrohr 2 enthält, d.h. ein System (nachfolgend als "stromaufwärtiges Auspuffsystem E2" bezeichnet) zum Erzeugen der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 aus der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 (dem vom LAF-Sensor 8 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 führt den Prozess aus, den Sollwert KCMD für den Verbrennungsmotor 1 (den Sollwert für das vom LAF-Sensor 8 erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8) als Regeleingabe zu erzeugen, die in das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 einzugeben ist, um die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 (die von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 erfasste Sauerstoffkonzentration) als vom stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 erzeugte Ausgabe auf den Sollwert MVO2/TARGET zu konvergieren, während die Totzeit des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2, Verhaltensänderungen des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 etc. kompensiert werden. In dieser Ausführung hat jeder der Steuerzyklen, in denen der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 seinen Prozess durchführt, eine Dauer, die im Hinblick auf die Totzeit, die Prozesslast etc. vorbestimmt ist.
  • Es ist erforderlich, dass der von dem Kraftstoffprozesscontroller 12 durchgeführte Prozess zum Bestimmen des Befehlswerts #nTout (n = 1, 2, 3, 4) (nachfolgend als "Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout" bezeichnet) für die Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffzufuhrmenge) für jeden der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 synchron mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 oder spezifischen Verbrennungszyklen des Verbrennungsmotors 1 ist. Daher haben die Steuerzyklen des von dem Kraftstoffprozesscontroller 12 durchgeführten Prozesse eine Periode, die synchron mit einer Kurbelwinkelperiode (sogenanntem OT) des Verbrennungsmotors 1 ist.
  • In dieser Ausführung arbeiten die stromabwärtigen und stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 10, 11 mit den gleichen Steuerzyklen, um ihre Prozesse synchron miteinander auszuführen. Die Dauer der Steuerzyklen der stromabwärtigen und stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 10, 11 ist länger als die Kurbelwinkeldperiode (OT) des Verbrennungsmotors 1.
  • Das stromabwärtige Auspuffsystem E1 und das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 entsprechen jeweils der zweiten Teilanlage und der ersten Teilanlage. Die von dem Anlagensteuersystem zu regelnde Anlage entspricht einem System, das einer Kombination des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 und des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 entspricht, d.h. ein System (nachfolgend als "Gesamtauspuffsystem E" bezeichnet) zum Erzeugen der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 aus der Ausgabe MVO2/OUT des stromabfwärtigen O2-Sensors 7.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10, der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 und der Kraftstoffprozesscontroller 12 werden nachfolgend im näheren Detail beschrieben.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt sequenziell in vorbestimmten Steuerzyklen (einer konstanten Dauer) die Daten MO2CMD, die den Sollwert MVO2/TARGET für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 repräsentieren, insbesondere den Sollwert für die Differenz zwischen der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und dem vorbestimmten Referenzwert, der erforderlich ist, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, gemäß einem Gleitmodusregelprozess, der ein Rückkopplungsregelprozess ist, insbesondere einen adaptiven Gleitmodusregelprozess. Während der Durchführung des obigen Steuerprozesses kompensiert der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 die Effekte der Totzeit und der Ansprechverzögerung des zu regelnden stromabwärtigen Auspuffsystems E1, und die Totzeit eines Systems, das den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11, den Kraftstoffprozesscontroller 12, den Verbrennungsmotor 1 und das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 umfasst, sowie Verhaltensänderungen des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 etc.
  • Um den obigen Steuerprozess auszuführen, wird das stromabwärtige Auspuffsystem E1 als ein System betrachtet zum Erzeugen der Differenz RVO2 zwischen der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und dem Sollwert RVO2/TARGET als deren Referenzwert (RVO2 = RVO2/OUT – RVO2/TARGET, nachfolgend als "Differenzausgabe RVO2" bezeichnet) aus der Differenz RVO2 zwischen der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und einem vorbestimmten Referenzwert MVO2/BASE hierfür (MVO2 = MVO2/OUT – MVO2/BASE, nachfolgend als "Differenzausgabe MVO2" bezeichnet), und vom Verhalten dieses Systems wird vorab ein Modell erstellt. Insbesondere wird die Eingabe in das stromabwärtige Auspuffsystem E1 als die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 betrachtet, und die vom stromabwärtigen Auspuffsystem E1 in Abhängigkeit von der Eingabe erzeugte Ausgabe wird als Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 betrachtet, und es wird ein Modell erstellt, um das Verhalten des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 auszudrücken, unter Verwendung der Differenzausgaben MVO2, RVO2.
  • In dieser Ausführung ist der Referenzwert MVO2/BASE für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 ein konstanter Wert, der der gleiche ist wie der Sollwert RVO2/TARGET für die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 (MVO2/BASE = RVO2/TARGET, siehe 2).
  • Das Modell, das das Verhalten des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 ausdrückt (nachfolgend als "stromabwärtiges Auspuffsystemmodell" bezeichnet) wird durch ein Diskretzeit-Systemmodell repräsentiert, insbesondere ein autoregressives Modell, das eine Totzeit in der Differenzausgabe MOV2 als Eingabe zum stromabwärtigen Auspuffsystem E1 aufweist), gemäß der folgenden Gleichung (1): RVO2(k+1) = ar1·RVO2(k) + ar2·RVO2(k – 1) + br1·MVO2(k – dr1) (1)wobei "k" die Zahl eines Diskretzeit-Steuerzyklus des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 repräsentiert, und "dr1" die Zahl der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 repräsentiert, welche die in dem stromabwärtigen Auspuffsystem 1 vorhandene Totzeit repräsentiert, d.h. die erforderliche Zeit, bis die Ausgabe MVO2/OUT oder die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 in jedem Steuerzyklus sich in der Ausgabe RVO2/OUT oder der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 widerspiegelt. In der vorliegenden Ausführung wird die Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells auf einen vorbestimmten konstanten Wert gesetzt, der gleich oder etwas länger als die tatsächliche Totzeit des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 ist.
  • Die ersten und zweiten Termen an der rechten Seite der Gleichung (1) repräsentieren jeweilige Elemente einer Ansprechverzögerung des stromabwärtigen Auspuffsystems E1, wobei der erste Term ein primärer autoregressiver Term ist und der zweite Term ein sekundärer autoregressiver Term ist. In den ersten und zweiten Termen repräsentieren "ar1 ", "ar2" jeweilige Verstärkungskoeffizienten des primären autoregressiven Terms und des sekundären autoregressiven Terms. Anders ausgedrückt, diese Verstärkungskoeffizienten "ar1 ", "ar2" sind Koeffizienten in Bezug auf die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 als eine Ausgabe des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 in dem stromabwärtigen Auspuffsystemmodell.
  • Der dritte Term der rechten Seite der Gleichung (1) repräsentiert ein Element in Bezug auf die Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1, und drückt, genauer gesagt, die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 als Eingabe des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 aus, einschließlich der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1. In dem dritten Term repräsentiert "br1" einen Verstärkungskoeffizienten in Bezug auf das Element, oder anders ausgedrückt, einen Verstärkungskoeffizienten in Bezug auf die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 als Eingabe zum stromabwärtigen Auspuffsystem E1.
  • Die Verstärkungskoeffizienten "ar1", "ar2", "br1" sind Parameter, die beim Definieren des Verhaltens des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells auf bestimmte Werte gesetzt (identifiziert) werden sollen, und werden sequenziell von einem Identifizierer identifiziert, der später beschrieben wird.
  • In dem stromabwärtigen Auspuffsystemmodell, das gemäß der Gleichung (1) als Diskretzeitsystem ausgedrückt wird, wird die Differenzausgabe RVO2(k+1) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 als Ausgabe des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 in jedem Steuerzyklus des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 durch eine Mehrzahl von (in dieser Ausführung zwei) Differenzausgaben RVO2(k), RVO2(k–1) (insbesondere einer Differenzausgabe RVO2(k) in einem ersten Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus und einer Differenzausgabe RVO2(k–1) in einem zweiten Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus) in vergangenen Steuerzyklen vor dem Steuerzyklus sowie eine Differenzausgabe MVO2(k–dr1) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 als Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 vor der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 ausgedrückt.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 führt grundlegend in vorbestimmten Steuerzyklen (einer konstanten Dauer) eine Prozesssequenz (einen Algorithmus) aus, der auf der Basis des durch die Gleichung (1) ausgedrückten stromabwärtigen Auspuffsystemmodells aufgebaut ist, zum sequenziellen Erzeugen eines Sollwerts MO2CMD für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 (MO2CMD = MOV2/TARGET – MVO2/BASE, nachfolgend als "Solldifferenzausgabe MO2CMD" bezeichnet) als Regeleingabe, die in das stromabwärtige Auspuffsystem E1 einzugeben ist, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, d.h. um die Differenzausgabe RVO2 auf "0" zu konvergieren, und führt die Solldifferenzausgabe MO2CMD dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 zu. Um die obige Prozesssequenz auszuführen, hat der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 eine in 3 gezeigte funktionelle Anordnung.
  • Wie in 3 gezeigt, hat der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 einen Subtrahierer 13 zum Subtrahieren des Sollwerts RVO2/TARGET von der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6, um sequenziell die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 zu berechnen, einen Subtrahierer 14 zum Subtrahieren des Referenzwerts MVO2/BASE (= RVO2/TARGET) von der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, um sequenziell die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 zu berechnen, sowie einen Identifizieret 15 (Identifikationsmittel) zum sequenziellen Berechnen identifizierter Werte ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 (nachfolgend als "identifizierte Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut bezeichnet), die für das stromabwärtige Auspuffsystemmodell zu etablierende Parameter sind. Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 hat auch einen Schätzer 16 (erstes Schätzmittel) zum sequenziellen Bestimmen eines Schätzwerts RVO2 Balken der Differenzausgabe RVO2 von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 (nachfolgend als "geschätzte Differenzausgabe RVO2 Balken" bezeichnet) als Daten, die einen Schätzwert (vorhergesagten Wert) der Ausgabe RVO2/OUT vor dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 nach einer Gesamttotzeit dr (= dr1 + dr2) repräsentieren, welche die Summe der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 und der Totzeit dr2 eines Systems ist, das den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11, den Kraftstoffprozesscontroller 12, den Verbrennungsmotor 1 sowie das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 umfasst (ein solches System wird nachfolgend als "System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1" bezeichnet). Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 enthält ferner einen Gleitmodusregler 17 zum sequenziellen Bestimmen der Solldifferenzausgabe MO2CMD als Daten, die den Sollwert MVO2/TARGET für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 repräsentieren, der erforderlich ist, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert MVO2/TARGET gemäß dem adaptiven Gleitmodusregelprozess zu konvergieren.
  • Der Algorithmus einer Prozessequenz, die von dem Identifizierer 15, dem Schätzer 16 und dem Gleitmodusregler 17 auszuführen ist, ist wie folgt aufgebaut:
    Der Identifizierer 15 dient zum sequenziellen Berechnen, auf Echtzeitbasis, der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut, um einen Modellbildungsfehler des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 zu minimieren, und führt seinen Identifikationsprozess wie folgt aus:
    Der Identifizierer 15 bestimmt in jedem der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 den Wert der Differenzausgabe RVO2(k) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 in dem gegenwärtigen Steuerzyklus an dem stromabwärtigen Auspuffsystemmodell (nachfolgend als "identifizierte Differenzausgabe RVO2(k) Hut" bezeichnet) gemäß der unten gezeigten Gleichung (2), unter Verwendung der Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k–1) Hut, ar2(k–1) Hut, br1(k–1) Hut, die in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmt sind, den Daten der vergangenen Werte der Differenzausgabe RVO2 von dem stromabwärtigen Sensor 6, wie durch den Subtrahierer 13 berechnet (insbesondere der Differenzausgabe RVO2(k–1) in einem ersten Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus und der Differenzausgabe RVO2(k–2) in einem zweiten Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus) sowie der Daten eines vergangenen Werts der Differenzausgabe MVO2 von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7, wie durch die Subtrahierer 14 berechnet (insbesondere der Differenzausgabe MVO2(k–dr1–1) in einem (dr1+1)ten Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • Figure 00470001
  • Die Gleichung (2) entspricht der Gleichung (1), die das stromabwärtige Auspuffsystemmodell ausdrückt, um einen Zyklus in die Vergangenheit verschoben, wobei die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 durch die jeweiligen identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut(k–1), ar2 Hut(k–1), br1 Hut(k–1) ersetzt sind. Der Wert der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 in dem dritten Term der Gleichung (2) repräsentiert einen voreingestellten Wert (konstanten Wert), wie oben beschrieben.
  • Wenn Vektoren Θr, ξr, die durch die folgenden Gleichungen (3), (4) definiert sind, eingeführt werden (der Buchstabe T in den Gleichungen (3), (4) repräsentiert eine Transposition), dann wird die Gleichung (2) durch die Gleichung (5) ausgedrückt:
  • Figure 00480001
  • Der Identifizierer 15 bestimmt auch eine Differenz id/er zwischen der identifizierten Differenzausgabe RVO2(k) Hut, die durch die Gleichung (2) oder (5) bestimmt ist, und der gegenwärtigen Differenzausgabe RVO2 von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6, die einen Modellbildungsfehler des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells in Bezug auf das tatsächliche stromabwärtige Auspuffsystem E1 repräsentiert (die Differenz id/er wird nachfolgend als "identifzierter Fehler id/er" bezeichnet) gemäß der folgenden Gleichung (6):
  • Figure 00480002
  • Der Identifizierer 15 bestimmt ferner neu identifizierte Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1(k) Hut, anders ausgedrückt einen neuen Vektor Θr(k), der diese identifizierten Verstärkungskoeffizienten als Elemente aufweist (nachfolgend wird der neue Vektor Θr(k) als "identifizierter Verstärkungskoeffizientenvektor Θr(k)" bezeichnet), um den identifizierten Fehler id/er zu minimieren, gemäß der unten angegebenen Gleichung (7). D.h. der Identifizierer 15 variiert die identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k–1) Hut, ar2(k–1) Hut, br1(k–1) Hut, die in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmt wurden, um eine Größe, die proportional zum identifizierten Fehler id/er ist, um hierdurch die neuen identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1(k) Hut zu bestimmen. Θr(k) = Θr(k–1) + Kθr(k)·id/er(k) (7)wobei Kθr einen kubischen Vektor repräsentiert, der durch die folgende Gleichung (8) bestimmt wird, d.h. einen Verstärkungskoeffizientenvektor zur Bestimmung einer Änderung in Abhängigkeit von dem identifizierten Fehler id/er der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut:
    Figure 00490001
    worin Pr eine kubische Quadratmatrix repräsentiert, die durch eine rekursive Formel bestimmt ist, die durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt ist:
    Figure 00490002
    wobei I eine Einheitsmatrix repräsentiert.
  • In der Gleichung (9) werden λr1, λr2 so etabliert, dass sie den Bedingungen 0 < λ1 ≤ 1 und 0 ≤ λr2 < 2 genügt, und ein Anfangswert Pr(0) von Pr repräsentiert eine diagonale Matrix, deren diagonale Komponenten positive Zahlen sind.
  • In Abhängigkeit davon, wie λr1, λr2 in Gleichung (9) etabliert sind, kann irgendeiner verschiedener spezifischer Algorithmen angewendet werden, einschließlich einer Methode mit festem Verstärkungsfaktor, einer Methode mit degressivem Verstärkungsfaktor, einer Methode der gewichteten kleinsten Quadrate, einer Methode der kleinsten Quadrate, einer Methode mit fester Nachführung etc. Gemäß der vorliegenden Ausführung wird z.B. eine Methode der kleinsten Quadrate (λ1 = dr2 = 1) verwendet.
  • Grundlegend aktualisiert und bestimmt der Identifizierer 15 sequenziell in jedem Steuerzyklus die identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells, um den identifizierten Fehler id/er zu minimieren gemäß dem obigen Algorithmus (der Prozesssequenz einer sequenziellen Methode der kleinsten Quadrate). Durch diesen Prozess ist es möglich, sequenziell die identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut, die zu dem echten stromabwärtigen Auspuffsystem E1 passen, auf Echtzeitbasis zu erhalten.
  • Der obige Algorithmus ist der Basisalgorithmus, der von dem Identifizierer 15 ausgeführt wird. Der Identifizierer 15 führt zusätzliche Prozesse durch, wie etwa einen Begrenzungsprozess an den identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut, um diese zu bestimmen. Diese zusätzlichen Prozesse des Identifizierers 15 werden später beschrieben.
  • Der Schätzer 16 bestimmt sequenziell in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe RVO2 Balken, die ein Schätzwert der Differenzausgabe RVO2 von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 nach der Gesamttotzeit dr (= dr1 + dr2) ist, um den Effekt der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 und den Effekt der Totzeit dr2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 zum Berechnen der Solldifferenzausgabe MO2CMD mit dem Gleitmodusregler 17 zu kompensieren, wie im Detail später beschrieben wird.
  • De Totzeit dr2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 (Eingabeerzeugungssystem), d.h. das System, das den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11, den Kraftstoffprozesscontroller 12, den Verbrennungsmotor 1 sowie das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 umfasst, wird unten beschrieben. Das Eingabeerzeugungssystem ist als ein System signifikant, in dem der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 die Istdifferenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 aus der Solldifferenzausgabe MO2CMD des stromabfwärtigen O2-Sensors 7 erzeugt, wie sie durch den Gleitmodusregler 17 erzeugt wird, was später im Detail beschrieben wird. Die Totzeit dr2 des Eingabeerzeugungssystems ist eine Zeit, die erforderlich ist, bis sich die Solldifferenzausgabe MO2CMD, die in jedem Steuerzyklus durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt wird, in der Istdifferenzausgabe MVO2 der stromaufwärtigen O2-Sensors 7 widerspiegelt. Die Totzeit dr2 ist allgemein die Summe der Totzeit eines Systems, das den Kraftstoffprozesscontroller 12 und den Verbrennungsmotor 1 umfasst, und der Totzeit des stromabfwärtigen Auspuffsystems E2, und wird länger, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 niedriger wird. In dieser Ausführung wird die Totzeit dr2 des Eingabeerzeugungssystems auf einen bestimmten konstanten Wert voreingestellt (ausgedrückt durch die Anzahl vor Steuerzyklen), der gleich oder ein wenig länger ist als die Isttotzeit des Eingabeerzeugungssystems in einem Niederdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 1, z.B. einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1.
  • Ein Algorithmus zum Bestimmen des Schätzwerts für die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Gesamttotzeit dr, die die Summe der Totzeit dr2 und der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 ist, d.h. die geschätzte Differenzausgabe RVO2 Balken, ist wie folgt aufgebaut:
    Die Gesamttotzeit dr ist die Totzeit eines Systems, das das stromabwärtige Auspuffsystem E1 und das Eingabeerzeugungssystem dafür umfasst. Um daher die geschätzte Differenzausgabe RVO2 Balken zu bestimmen, ist es notwendig, die Ansprechverzögerung des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 und die Ansprechverzögerung des Eingabeerzeugungssystems zu berücksichtigen, insbesondere die Ansprechverzögerungen des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und des Verbrennungsmotors 1, der in dem Eingabeerzeugungssystem enthalten ist. Weil die Ansprechverzögerung des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und die Ansprechverzögerung des Verbrennungsmotors 1 jeweils durch den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 und den Kraftstoffprozesscontroller 12 kompensiert werden können, was im Detail später beschrieben wird, braucht der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 die Ansprechverzögerung des Eingabeerzeugungssystems nicht berücksichtigen. Vom Standpunkt des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 kann daher das Eingabeerzeugungssystem, d.h. das System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1, als ein System betrachtet werden, in dem die Differenzausgabe MVO2(k) des stromabfwärtigen O2-Sensors 7 als die Ausgabe des Eingabeerzeugungssystems in jedem Steuerzyklus und mit der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k–dr2) übereinstimmt, die der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 10 dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 vor der Totzeit dr2 gibt, wie durch die folgende Gleichung (10) angegeben: MVO2(k) = MO2CMDd(k – dr2) (10)
  • Hierbei kann durch Verwendung der Gleichung (1) des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells, das das Verhalten des stromabwärtigen Auspuffsystems einschließlich der auf seine Ansprechverzögerung bezogenen Elemente ausdrückt, die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken, die ein Schätzwert für die Differenzausgabe RVO2(k+dr) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Gesamttotzeit dr in jedem Steuerzyklus ist, unter Verwendung von Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und der Zeitseriendaten MVO2 (k+dr2–j)(=MVO2(k–dr1+dr–j), j = 1, 2,..., dr) der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 gemäß der folgenden Gleichung (11) ausgedrückt werden:
    Figure 00520001
    wobei
    αr1 = das erste Reihe, erste Spalte-Element von Ardr,
    αrg = das erste Reihe, zweite Spalte-Element von Ardr,
    βr(j) = die erste Reihe-Elemente von Arj–1 · Br (j = 1, 2,..., dr)
  • Figure 00530001
  • In der Gleichung (11) repräsentieren die Koeffizienten ar1, ar2 in Bezug auf die Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) der Differenzausgabe RVO2 das erste Reihe, erste Spalte-Element und das erste Reihe, zweite Spalte-Element der dr-ten Potenz Ardr (dr: Gesamttotzeit) der Matrix Ar, die wie oben beschrieben in Bezug auf die Gleichung (11) definiert ist (die Matrix, welche die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2 als Elemente enthält), und der Koeffizient βr (j) (j = 1, 2,..., dr) in Bezug auf die Zeitseriendaten MVO2(k+dr2–j) der Differenzausgabe MVO2 repräsentiert die erste Reihe-Elemente des Produkts Arj–1 · Br der (j–1)-ten Potenz Arj–1 (j = 1, 2,..., dr) der Matrix Ar und des Vektors Br, der wie oben beschrieben definiert ist (die Matrix, welche den Verstärkungskoeffizienten br1 als Element enthält).
  • Diese Koeffizienten αr1, αr2 und βr(j) (j = 1, 2,..., dr) können als die Werte der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 unter Verwendung der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut bestimmt werden, die wie oben beschrieben durch den Identifizierer 15 berechnet werden.
  • Die Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) der Differenzausgabe RVO2 in der Gleichung (11) sind gegenwärtige bzw. vorangehende Werte der Differenzausgabe RVO2, die in jedem Steuerzyklus durch den Subtrahierer 13 berechnet werden.
  • Die Zeitseriendaten MVO2(k+dr2–j) (j = 1, 2,..., dr) der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 in der Gleichung (11), d.h. MVO2 (k),..., MVO2(k–1), MVO2(k–dr1) werden durch den Subtrahierer 14 vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus berechnet, wenn die Totzeit dr2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 dr2 = 1 ist, d.h. dann, wenn die Totzeit dr2 des Eingabeerzeugungssystems etwa die gleiche ist wie die Dauer der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10. In diesem Fall können die Koeffizienten αr1, αr2 und βr(j) (j = 1, 2,..., dr) unter Verwendung der zuletzt identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut bestimmt werden, die durch den Identifizierer 15 berechnet werden, und die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken kann in jedem Steuerzyklus gemäß der Gleichung (11) unter Verwendung der Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6, wie durch den Subtrahierer 13 berechnet, und der Zeitseriendaten MVO2(k),..., MVO2(k–1), MVO2(k–dr1) der Differenzausgabe MVO2 vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, wie durch den Subtrahierer 14 berechnet, bestimmt werden.
  • Allgemein ist jedoch die Totzeit dr2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 länger als die Dauer der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 (dr2 ≥ 2, in dieser Ausführung z.B. dr2 = 12). In diesem Fall enthalten die Zeitseriendaten MVO2(k+dr2–j) (j = 1, 2,..., dr) in der Gleichung (11) künftige Werte MVO2 (k+dr2–1),..., MVO2(k+1) der Differenzausgabe MVO2. Während diese künftigen Werte MVO2(k+dr2–1),..., MVO2(k+1) der Differenzausgabe MVO2 nicht direkt erhalten werden können, können sie durch die Solldifferenzausgabe MO2CMD für den stromaufwärtigen O2-Sensor 7 ersetzt werden, die in einem vergangenen Steuerzyklus durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt worden ist, gemäß Gleichung (10).
  • Insbesondere sind, unter Verwendung der Gleichung (10), die künftigen Werte MVO2(k+dr2–1),..., MVO2(k+1) der Differenzausgabe MVO2 jeweils gleich den vergangenen Werten MO2CMD(k–1),..., MO2CMD(k–dr2+1) der Solldifferenzausgabe MO2CMD.
  • Der Schätzer 16 berechnet in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken gemäß der folgenden Gleichung (12) unter Verwendung der Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6, wie durch den Subtrahierer 13 berechnet, der Zeitseriendaten MVO2(k),..., MVO2(k–1), MVO2(k–dr1) der Differenzausgabe MVO2 vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, wie durch den Subtrahierer 14 berechnet, sowie der Zeitseriendaten MO2CMD(k–1),..., MO2CMD(k–dr2+1) der Solldifferenzausgabe MO2CMD, wie in der Vergangenheit durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt:
    Figure 00550001
    wobei dr = dr1 + dr2, dr2 ≥ 2.
  • Die Koeffizienten αr1, αr2 und βr(j) (j = 1, 2,..., dr), die zur Berechnung der Gleichung (12) erforderlich sind, werden gemäß der in Bezug auf Gleichung (11) angegebenen Definition aus den letzten Werten (den im vergangenen Steuerzyklus bestimmten Werten) der vom Identifizierer 15 berechneten identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut berechnet. Die Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 und die Totzeit dr2 des Eingabeerzeugungssystems, die zur Berechnung der Gleichung (12) erforderlich sind, sind Werte, die wie oben beschrieben etabliert werden.
  • Die obige Prozesssequenz ist der vom Schätzer 16 ausgeführte Basisalgorithmus. Der Schätzer 16 berechnet auch in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken des O2-Sensors 6 nach einer Zeit (dr+1), die einen Steuerzyklus länger ist als die Gesamttotzeit dr. Dieser Berechnungsprozess wird später beschrieben.
  • Nachfolgend wird der Gleitmodusregler 17 im Detail beschrieben.
  • Der Gleitmodusregler 17 gemäß der vorliegenden Ausführung bestimmt sequenziell in jedem Steuerzyklus die Solldifferenzausgabe MO2CMD als Steuereingabe, die in das stromabwärtige Auspuffsystem E1 einzugeben ist, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, d.h. um die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf "0" zu konvergieren, gemäß einem adaptiven Gleitmodusregelprozess, der eine adaptive Regelvorschrift enthält, um den Effekt einer Störung zu minimieren, in dem Gleitmodusregelprozess. Ein Algorithmus zur Ausführung des adaptiven Gleitmodusregelprozesses ist wie folgt aufgebaut.
  • Eine Umschaltfunktion, die für den adaptiven Gleitmodusregelprozess des Gleitmodusreglers 17 erforderlich ist, und eine Hyperebene, die durch die Umschaltfunktion definiert ist (auch als Gleitebene bezeichnet), wird nachfolgend zuerst beschrieben.
  • Gemäß einem Grundkonzept des Gleitmodusregelprozesses, der von dem Gleitmodusregler 17 ausgeführt wird, sind eine zu regelnde Zustandsgröße (Regelgröße) die Zeitseriendaten der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6, wie durch den Subtrahieret 13 in jedem Steuerzyklus berechnet, und eine Umschaltfunktion σ1 für den Gleitmodusregelprozess wird gemäß der folgenden Gleichung (13) definiert. Die Umschaltfunktion σ1 ist durch eine lineare Funktion definiert, die als Komponenten eine Mehrzahl von (zwei in dieser Ausführung) Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 aufweist, insbesondere die Differenzausgaben RVO2(k), RVO2(k–1) in den gegenwärtigen und vorangehenden Steuerzyklen. Der Vektor Xr, der gemäß der Gleichung (13) als ein Vektor definiert ist, der als seine Komponenten die Differenzausgaben RVO2(k), RVO2(k–1) hat, wird nachfolgend als Zustandsgröße Xr bezeichnet.
  • Figure 00570001
  • Die Koeffizienten sr1, sr2 in Bezug auf die Komponenten RVO2(k), RVO2(k–1) der Umschaltfunktion σ1 werden vorab etabliert, um die Bedingung der folgenden Gleichung (14) zu erfüllen:
    Figure 00570002
    (wenn sr1 = 1, –1 < sr2 < 1)
  • In der vorliegenden Ausführung wird der Kürze wegen der Koeffizient sr1 auf sr1 = 1 (sr2/sr1 = sr2) gesetzt, und wird der Koeffizient sr2 (Konstantwert) so etabliert, dass er der Bedingung genügt: –1 < sr2 < 1.
  • Mit der so definierten Umschaltfunktion σ1 wird die Hyperebene für den Gleitmodusregelprozess durch die Gleichung σ1 = 0 definiert. Da die Zustandsgröße Xr zweiten Grades ist, wird die Hyperebene σ1 = 0 durch eine gerade Linie repräsentiert, wie in 4 gezeigt, und hierbei wird die Hyperebene auch als Umschaltfunktion bezeichnet (eine Hyperebene in dem Gleitmodusregelprozess wird häufig Umschaltebene oder Umschaltlinie genannt, in Abhängigkeit vom Grad des Phasenraums).
  • In der vorliegenden Ausführung werden die Zeitseriendaten der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken, die durch den Schätzer 16 bestimmt ist, tatsächlich als die Komponenten der Umschaltfunktion verwendet, wei später beschrieben wird.
  • Der von dem Gleitmodusregler 17 durchgeführte adaptive Gleitmodusregelprozess dient dazu, die Zustandsgröße Xr = (RVO2(k), RVO2 (k–1)) auf die Hyperebene σ1 = 0 gemäß einer Reachingregelvorschrift zu konvergieren, die eine Regelvorschrift ist, um die Zustandsgröße Xr auf die Hyperebene σ1 = 0 zu konvergieren, d.h. um den Wert der Umschaltfunktion σ1 auf "0" zu konvergieren, sowie einer adaptiven Regelvorschrift (einem adaptiven Algorithmus), die eine Regelvorschrift ist, um den Effekt einer Störung beim Konvergieren der Zustandsgröße Xr auf die Hyperebene σ1 = 0 zu kompensieren (Modus 1 in 4). Während des Konvergierens der Zustandsgröße Xr auf die Hyperebene σ1 = 0 gemäß einer äquivalenten Regeleingabe (Halten des Werts der Umschaltfunktion σ1 auf "0") wird die Zustandsgröße Xr auf einen Ausgleichspunkt auf der Hyperebene σ1 = 0 konvergiert, worin RVO2(k) = RVO2(k–1) = 0, d.h. einen Punkt, wo die Zeitseriendaten RVO2/OUT(k), RVO2/OUT(k–1) der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 gleich dem Sollwert RVO2/TARGET sind (Modus 2 in 4).
  • In dem normalen Gleitmodusregelprozess wird die adaptive Regelvorschrift in dem Modus 1 weggelassen, und die Zustandsgröße Xr wird nur gemäß der Reachingregelvorschrift auf die Hyperebene σ1 = 0 konvergiert.
  • Die Solldifferenzausgabe MO2CMD für den stromaufwärtigen O2-Sensor 7, die von dem Gleitmodusregler 17 erzeugt werden soll, um die Zustandsgröße Xr auf den Ausgleichspunkt auf der Hyperebene σ1 = 0 zu konvergieren, wird ausgedrückt als die Summe einer äquivalenten Regeleingabe U1eq, die eine Eingabekomponente zum Anwenden auf das stromabwärtige Auspuffsystem E1 gemäß der Regelvorschrift zum Konvergieren der Zustandsgröße Xr auf die Hyperebene σ1 = 0 ist, einer Eingabe U1rch (nachfolgend als "Reachingregelvorschrifteingabe U1rch" bezeichnet) zum Anwenden auf das stromabwärtige Auspuffsystem E1 gemäß der Reachingregelvorschrift, sowie einer Eingabe U1adp (nachfolgend als "adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp" bezeichnet) zum Anwenden auf das stromabwärtige Auspuffsystem E1 gemäß der adaptiven Regelvorschrift (siehe die folgende Gleichung (15)). MO2CMD(k) = Uleq(k) + Ulrch(k) + Uladp(k) (15)
  • Die äquivalente Regeleingabe U1eq, die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch und die adaptive Regelvorschrift U1adp werden auf der Basis des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells, ausgedrückt durch die Gleichung (1) und die Gleichung (10), welche das Verhalten des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 repräsentiert, wie folgt bestimmt:
    Wenn die Gleichung (10) auf den dritten Term der rechten Seite der Gleichung (1) angewendet wird, erhält man die folgende Gleichung (16): RVO2(k + 1) = ar1·RVO2(k) + ar2·RVO2(k – 1) + br1·MO2CMD (k – dr1 – dr2) = ar1·RVO2(k) + ar2·RVO2(k – 1) + br1·MO2CMD (k – dr) (16)
  • Die Gleichung (16) drückt das Verhalten des Systems aus, das das stromabwärtige Auspuffsystem E1 und das Eingabeerzeugungssystem dafür umfassen.
  • Die äquivalente Regeleingabe U1eq, die eine Eingabe zur Anwendung auf das stromabwärtige Auspuffsystem E1 ist, um die Zustandsgröße Xr auf die Hyperebene σ1 = 0 zu konvergieren (den Wert der Umschaltfunktion σ1 zu halten), ist die Solldifferenzausgabe MO2CMD des stromabwärtigen O2-Sensors 7, der Bedingung genügt: σ1(k+1) = σ1(k) = 0. Unter Verwendung der Gleichungen (13), (16) wird die äquivalente Regeleingabe U1eq, die der obigen Bedingung genügt, durch die folgende Gleichung (17) angegeben:
  • Figure 00590001
  • Die Gleichung (17) ist eine Basisformel zum Bestimmen der äquivalenten Regeleingabe U1eq(k) in jedem Steuerzyklus.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführung wird die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch grundlegend gemäß der folgenden Gleichung (18) bestimmt:
  • Figure 00600001
  • Insbesondere wird die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k) in jedem Steuerzyklus proportional zum Wert der Umschaltfunktion σ1(k+dr) nach der Totzeit dr bestimmt, im Hinblick auf die Totzeit dr, welche die Summe der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 und der Totzeit dr2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zum stromabwärtigen Auspuffsystem E1 ist.
  • Der Koeffizient F1 in der Gleichung (18), der den Verstärkungsfaktor der Reachingregelvorschrift bestimmt, wird so etabliert, dass er der durch die folgende Gleichung (19) ausgedrückten Bedingung genügt: 0 < F1 < 2 (19)(bevorzugt 0 < F1 < 1).
  • Die durch die Gleichung (19) ausgedrückte bevorzugte Bedingung ist eine bevorzugte Bedingung, um zu verhindern, dass der Wert der Umschaltfunktion σ1 in Bezug auf "0" in oszillierender Weise variiert (sogenanntes Flattern).
  • Die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp wird grundlegend gemäß der folgenden Gleichung (20) bestimmt (ΔT in der Gleichung (20) repräsentiert die Dauer (konstanten Wert) der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 und des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11:
  • Figure 00610001
  • Die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp in jedem Steuerzyklus wird proportional zu einem integrierten Wert (der einem Integral der Werte der Umschaltfunktion σ1 entspricht) über Steuerzyklen des Produkts der Werte der Umschaltfunktion σ1 bis nach der Totzeit dr und der Periode ΔT der Steuerzyklen, im Hinblick auf die Gesamttotzeit dr, bestimmt.
  • Der Koeffizient G1 (der den Verstärkungsfaktor der adaptiven Regelvorschrift bestimmt) in der Gleichung (20) wird so etabliert, dass er der Bedingung der folgenden Gleichung (21) genügt:
  • Figure 00610002
  • Ein spezifischer Prozess zum Ableiten von Bedingungen zum Etablieren der Gleichungen (19, (21) ist im Detail in der japanischen Patentanmeldung Nr. 11-93741 und der US Patentanmeldung Nr. 09/153,032 beschrieben, und wird nachfolgend im Detail nicht beschrieben.
  • Das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis MO2CMD, das von dem Gleitmodusregler 17 als Regeleingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 erzeugt wird, kann grundlegend bestimmt werden als die Summe (U1eq + U1rch + U1adp) der äquivalenten Regeleingabe U1eq, der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch und der adaptiven Regelvorschrift U1adp, die gemäß den jeweiligen Gleichungen (17), (18), (20) bestimmt sind. Jedoch können die Differenzausgaben RVO2(k+dr), RVO2(k+dr–1) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und der Wert σ1(k+dr) der Umschaltfunktion σ1 etc., die in den Gleichungen (17), (18), (20) verwendet werden, nicht direkt erhalten werden, da sie künftige Werte sind.
  • Daher verwendet der Gleitmodusregler 17 die geschätzten Differenzausgaben RVO2(k+dr) Balken, RVO2(k+dr–1) Balken, die durch den Schätzer 16 bestimmt sind, anstelle der Differenzausgaben RVO2(k+dr), RVO2(k+dr–1), die zur Berechnung der Gleichung (17) erforderlich sind, und berechnet die äquivalente Regeleingabe U1eq(k) in jedem Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (22):
  • Figure 00620001
  • Gemäß der vorliegenden Ausführung verwendet ferner der Gleitmodusregler 17 tatsächlich Zeitseriendaten der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken, die wie beschrieben sequenziell von dem Schätzer 16 bestimmt werden, als die zu regelnde Zustandsgröße. Der Gleitmodusregler 17 definiert eine Umschaltfunktion σ1 Balken gemäß der folgenden Gleichung (23) (die Umschaltfunktion σ1 Balken entspricht Zeitseriendaten der Differenzausgabe RVO2 in der Gleichung (13), die durch die Zeitseriendaten der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken ersetzt werden), anstelle der in Gleichung (13) definierten Umschaltfunktion σ1:
  • Figure 00620002
  • Der Gleitmodusregler 17 berechnet die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch (k) in jedem Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (24) unter Verwendung des Werts der Umschaltfunktion σ1 Balken, der durch die Gleichung (23) repräsentiert wird, anstatt des Werts der Umschaltfunktion σ1 zur Bestimmung der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch gemäß der Gleichung (18):
  • Figure 00620003
  • Ähnlich berechnet der Gleitmodusregler 17 die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k) in jedem Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (25), unter Verwendung des Werts der Umschaltfunktion σ1 Balken, der durch die Gleichung (23) repräsentiert wird, anstatt den Wert der Umschaltfunktion σ1 zum Bestimmen der adaptiven Regelvorschrifteingabe U1adp gemäß der Gleichung (20):
  • Figure 00630001
  • Die zuletzt identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1 (k) Hut, die von dem Identifizierer 13 identifiziert worden sind, werden grundlegend als die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 verwendet, die erforderlich sind, um die äquivalente Regeleingabe U1eq, die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp gemäß den Gleichungen (22), (24), (25) zu berechnen.
  • Der Gleitmodusregler 17 bestimmt die Summe der äquivalenten Regeleingabe U1eq, der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch und der adaptiven Regelvorschrifteingabe U1adp, die gemäß den Gleichungen (22), (24), (25) bestimmt sind, als die Solldifferenzausgabe MO2CMD (siehe Gleichung (15)). Diese Bedingungen zum Etablieren der Koeffizienten sr1, sr2, F1, G1, die in den Gleichungen (22), (24), (25) verwendet werden, sind wie oben beschrieben.
  • Die Solldifferenzausgabe MO2CMD, die wie oben beschrieben von dem Gleitmodusregler 17 bestimmt wird, signifiziert eine Regeleingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 zum Konvergieren der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 auf "0", und im Ergebnis zum Konvergieren der Ausgabe RVO2/OUT von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET.
  • Der obige Prozess ist ein Rechenprozess (Alogrithmus) zum Erzeugen der Solldifferenzausgabe MO2CMD von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 in jedem Steuerzyklus durch den Gleitmodusregler 17.
  • Um gemäß der vorliegenden Ausführung zu verhindern, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 übermäßig variiert, und um den Verbrennungsmotor 1 stabil zu betreiben, begrenzt der Gleitmodusregler 17 die Solldifferenzausgabe MO2CMD (= U1eq + U1rch + U1adp), die aus der äquivalenten Regeleingabe U1eq, der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch und der adaptiven Regelvorschrifteingabe U1adp bestimmt sind, gemäß der Gleichung (15) auf einen vorbestimmten zulässigen Bereich, und gibt dann die begrenzte Solldifferenzausgabe MO2CMD zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11, was später im Detail beschrieben wird. Insbesondere, wenn in dem obigen Begrenzungsprozess die gemäß der Gleichung (15) bestimmte Solldifferenzausgabe MO2CMD die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreitet, dann begrenzt der Gleitmodusregler 17 zwangsweise den Wert der Solldifferenzausgabe MO2CMD auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs.
  • Die Solldifferenzausgabe MO2CMD, die von dem Schätzer 16 zur Bestimmung der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken gemäß der Gleichung (12) verwendet wird, ist die wie oben beschrieben so beschränkte Solldifferenzausgabe MO2CMD.
  • Der Gleitmodusregler 17 bestimmt auch zeitweilig eine Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in dem nächsten Steuerzyklus. Ein solcher Prozess der zeitweiligen Bestimmung einer Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) wird später beschrieben.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 führt einen zusätzlichen Prozess aus, der die Stabilität des Regelzustands der Ausgabe MVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 gemäß dem adaptiven Gleitmodusregelprozess zu bestimmen, der von dem Gleitmodusregler 17 ausgeführt wird. Ein solcher zusätzlicher Prozess wird später beschrieben.
  • Nachfolgend wird der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 beschrieben.
  • Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 erzeugt sequenziell in vorbestimmten Steuerzyklen (die die gleichen sind wie jene des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10) das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD (das auch ein Sollwert für die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 ist), das erforderlich ist, um die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD zu konvergieren, d.h. um die Ausgabe MVO2/OUT auf den Sollwert MVO2/TARGET gemäß dem gleichen adaptiven Gleitmodusregelprozess zu konvergieren wie den adaptiven Gleitmodusregelprozess, der von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 ausgeführt wird. Während der Durchführung des obigen Steuerprozesses kompensiert der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 die Effekte der Totzeit und der Ansprechverzögerung des zu regelenden stromaufwärtigen Auspuffsystems E2, sowie der Totzeit eines Systems, das den Kraftstoffprozesscontroller 12 und den Verbrennungsmotor 1 umfasst, sowie Verhaltensänderungen des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 etc.
  • Um den obigen Steuerprozess auszuführen, wird das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 als ein System betrachtet, um die Differenzausgabe MVO2 (= MVO2/OUT – MVO2/BASE = MVO2/OUT – RVO2/TARGET) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 aus der Differenz kact = KACT – FLAF/BASE, nachfolgend als "differenzielles Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact" bezeichnet) zwischen der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 als dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1, wie von dem LÄF-Sensor 8 erfasst, und einem vorbestimmten Referenzwert FLAF/BASE dafür zu erzeugen, und das Verhalten dieses Systems wird vorab als Modell erstellt. Insbesondere wird die in das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 einzugebende Eingabe als das differenzielle Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact bezeichnet, und die Ausgabe, die von dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 in Abhängigkeit von der Eingabe erzeugt wird, wird als die differenziell oder Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 betrachtet, und es wird ein Modell aufgestellt, um das Verhalten des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 unter Verwendung des differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact und der Differenzausgabe MVO2 auszudrücken.
  • Der Referenzwert FLAF/BASE für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 (die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8) ist ein vorbestimmter konstanter Wert, der im Wesentlichen ein Mittelwert des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD oder des Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8) des Verbrennungsmotors 1 zu der Zeit ist, zu der das Anlagensteuersystem den Steuerprozess ausführt, um die Ausgabe RVO2/OUT von dem stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren.
  • In dieser Ausführung wird, wie beim stromabwärtigen Auspuffsystemmodell, das Modell, welches das Verhalten des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 ausdrückt (nachfolgend als "stromaufwärtiges Auspuffsystemmodell" bezeichnet), durch ein Diskretzeitsystemmodell repräsentiert (insbesondere ein autoregressives Modell, das eine Totzeit in dem differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact als Eingabe zu dem stromabfwärtigen Auspuffsystem E2 hat) gemäß der folgenden Gleichung (26): MVO2 (k+1) = am1·MVO2(k) + am2·MVO2(k – 1) + bm1·kact(k – dm1) (26)wobei "dm1" die Anzahl von Steuerzyklen des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 repräsentiert, welche die in dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 vorliegende Totzeit repräsentiert, d.h. die erforderlich Zeit, bis das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder das vom LAF-Sensor 8 erfasste differenzielle Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact in jedem Steuerzyklus sich in der Ausgabe MVO2/OUT oder der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 widerspiegelt. In der vorliegenden Ausführung wird die Totzeit dm1 auf einen vorbestimmten konstanten Wert gesetzt, der gleich oder ein wenig länger ist als die tatsächliche Totzeit des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2.
  • Die Terme der rechten Seite der Gleichung (26) und die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 in Bezug auf die Terme haben die gleiche technische Bedeutung wie jene des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells (siehe Gleichung (1) und die hierauf bezogene Beschreibung), und die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 werden sequenziell durch einen Identifizierer identifiziert, was später beschrieben wird.
  • Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 führt grundlegend, in vorbestimmten Steuerzyklen (einer konstanten Dauer synchron mit den Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10) eine Prozesssequenz (einen Algorithmus) aus, der auf der Basis des durch Gleichung (26) ausgedrückten stromauwärtigen Auspuffsystemmodells aufgebaut, um sequenziell einen Sollwert kcmd (der die Differenz (= KCMD – FLAF/BASE) zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD und dem Referenzwert FLAF/BASE für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist) für das differenzielle Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact zu erzeugen, das als Regeleingabe dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 zuzuführen ist, um die Differenzausgabe MVO2 des stromauwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD zu konvergieren, die von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt wird. Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 addiert den Referenzwert FLAF/BASE für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (nachfolgend als "Luft-Kraftstoff-Verhältnisreferenzwert FLAF/BASE" bezeichnet) dem Sollwert kcmd (nachfolgend als "differenzielles Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd" bezeichnet), um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu erzeugen.
  • Um die obige Prozesssequenz auszuführen, hat der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 die in 5 gezeigte funktionelle Anordnung.
  • Wie in 5 gezeigt, hat der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 einen Subtrahierer 18 zum Subtrahieren des Referenzwerts MVO2/BASE (= RVO2/TARGET) von der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, um sequenziell die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 zu berechnen, einen Subtrahieren 19 zum Subtrahieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisreferenzwerts FLAF/BASE von der Ausgabe KACT (dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis) des LAF-Sensors 8, um sequenziell das differenzielle Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact zu berechnen, sowie einen Identifizieret 20 (Identifikationsmittel) zum sequenziellen Berechnen identifizierter Werte am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut der Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 (nachfolgend als "identifizierte Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hub, bm1 Hut" bezeichnet) des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells. Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 hat auch einen Schätzer 21 (zweites Schätzmittel) zum sequenziellen Bestimmen eines geschätzten Werts MVO2 Balken der Differenzausgabe MVO2 von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 (nachfolgend als "geschätzte Differenzausgabe MVO2 Balken" bezeichnet) als Daten, welche einen geschätzten Wert (vorhergesagten Wert) der Ausgabe MVO2/OUT von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 nach einer Gesamttotzeit dm (= dm1 + dm2) repräsentieren, welche die Summe der Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells E2 und der Totzeit dm2 eines Systems ist, das den Kraftstoffprozesscontroller 12 und den Verbrennungsmotor 1 umfasst (ein solches System wird nachfolgend als "System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2" bezeichnet). Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 10 enthält ferner einen Gleitmodusregler 22 zum sequenziellen Bestimmen des differenziellen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd als Daten, welche das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD des Verbrennungsmotors 1 repräsentieren, das erforderlich ist, um die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD zu konvergieren, der von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt wird, d.h. um die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf den Sollwert MVO2/TARGET zu konvergieren, gemäß dem adaptiven Gleitmodusregelprozess, sowie einen Addieret 23 zum Addieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnisreferenzwerts FLAF/BASE zu dem Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd, um sequenziell das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erzeugen, das dem Kraftstoffprozesscontroller 12 zuzuführen ist.
  • Die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, die von dem Subtrahieret 18 bestimmt wird, ist die gleiche wie die Differenzausgabe MVO2, die von dem Subtrahieret 14 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 bestimmt wird. Wenn die Differenzausgabe MVO2 von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 zugeführt wird, dann kann der Subtrahieret 18 des stromabfwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 weggelassen werden.
  • Der Algorithmus einer Prozesssequenz, die von dem Identifizieret 20, dem Schätzer 21 und dem Gleitmodusregler 22 auszuführen ist, ist wie folgt aufgebaut:
    Der Identifizieret 20 berechnet sequenziell auf Echtzeitbasis die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut, um einen Modellbildungsfehler des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells in Bezug auf das tatsächliche stromaufwärtige Auspuffsystem E2 zu minimieren.
  • Die Prozesssequenz (der Identifikationsprozess) des Identifizierers 20 wird wie folgt ausgeführt: Die Prozesssequenz des Identifizierers 20 wird nachfolgend kurz beschrieben, weil sie die gleiche ist wie die Prozesssequenz des Identifizierers 15 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10, wie oben beschrieben.
  • Der Identifizieret 20 bestimmt in jedem Steuerzyklus den Wert der Differenzausgabe MVO2(k) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 in dem gegenwärtigen Steuerzyklus an dem stromaufwärtigen Auspuffsystemmodell (nachfolgend als "identifizierte Differenzausgabe MVO2(k) Hut" bezeichnet) gemäß der unten gezeigten Gleichung (27).
  • Figure 00690001
  • Die Totzeit dm1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 in dem dritten Term der Gleichung (27) hat einen voreingestellten Wert (konstanten Wert), wie oben beschrieben.
  • Der Identifizieren 20 bestimmt auch die Differenz id/em zwischen der identifizierten Differenzausgabe MVO2 Hut und der gegenwärtigen Differenzausgabe MVO2(k) von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7, d.h. einen identifizierten Fehler, der einen Modellbildungsfehler des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells in Bezug auf das tatsächliche stromaufwärtige Auspuffsystem E2 repräsentiert, gemäß der folgenden Gleichung (28):
    Figure 00700001
  • Der Identifizierer 20 verändert in jedem Steuerzyklus die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut um eine Größe, die proportional zu dem Identifikationsfehler id/em ist, um neue identifizierte Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut zu bestimmen, gemäß der folgenden Gleichung (29): Θm(k) = Θm(k – 1) + Kθm (k)·id/em(k) (29)
  • In der Gleichung (29) repräsentiert Θm einen Vektor, welcher gemäß der folgenden Gleichung (30) definiert ist:
  • Figure 00700002
  • In der Gleichung (29) repräsentiert Kθm einen kubischen Vektor, der gemäß der folgenden Gleichung (32) bestimmt ist, d.h. einen Verstärkungskoeffizientenvektor zur Bestimmung einer Änderung in Abhängigkeit von dem identifizierten Fehler id/em der identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut, unter Verwendung eines durch die folgende Gleichung (31) definierten Vektors ξm:
    Figure 00710001
    wobei Pm eine kubische Quadratmatrix repräsentiert, die durch eine Rekursionsformel bestimmt wird, die durch die folgende Gleichung (33) ausgedrückt wird:
    Figure 00710002
    wobei I eine Einheitsmatrix repräsentiert.
  • In der Gleichung (33) werden λm1, λm2 so etabliert, dass sie den Bedingungen 0 < λm1 ≤ 1 sowie 0 ≤ λm2 < 2 genügen, und ein Anfangswert Pm(0) von Pm repräsentiert eine diagonale Matrix, deren diagonale Komponenten positive Zahlen sind.
  • In Abhängigkeit davon, wie λm1, λm2 in der Gleichung (33) etabliert werden, kann irgendeiner verschiedener spezifischer Algorithmen verwendet werden, einschließlich einer Methode mit festem Verstärkungsfaktor, einer Methode mit degressivem Verstärkungsfaktor, einer Methode der gewichteten kleinsten Quadrate, einer Methode der kleinsten Quadrate, einer Methode der festen Nachführung etc. Gemäß der vorliegenden Ausführung wird z.B. eine Methode der kleinsten Quadrate verwendet (λm1 =λm2 = 1).
  • Grundlegend aktualisiert und bestimmt der Identifizierer 20 sequenziell in jedem Steuerzyklus die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells, um den identifizierten Fehler id/em zu minimieren, gemäß dem obigen Algorithmus (der Prozesssequenz der sequenziellen Methode der kleinsten Quadrate).
  • Der obige Algorithmus ist der Grundalgorithmus, der von dem Identifizierer 20 ausgeführt wird.
  • Der Schätzer 21 bestimmt sequenziell in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe MVO2 Balken, die ein geschätzter Wert der Differenzausgabe MVO2 von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 nach der Gesamttotzeit dm (= dm1 + dm2) ist, um den Effekt der Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und den Effekt der Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 zur Berechnung des differenziellen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd mit dem Gleitmodusregler 22 zu kompensieren, wie später im Detail beschrieben.
  • Die Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 (Eingabeerzeugungssystem), d.h. das System, das den Kraftstoffprozesscontroller 12 und den Verbrennungsmotor 1 umfasst, wird unten beschrieben. Das Eingabeerzeugungssystem ist signifikant als ein System, welches das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KACT des Verbrennungsmotors 1, wie von dem LAF-Sensor 8 erfasst, aus den vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD erzeugt. Die Totzeit dm2 des Eingabeerzeugungssystems ist eine erforderliche Zeit, bis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, das in jedem Steuerzyklus von dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugt wird, oder dessen entsprechendes differenzielles Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd sich in dem vom LAF-Sensor 8 erfassten Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder seinem entsprechenden differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact widerspiegelt. Die Totzeit dm2 ist länger, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 geringer ist. In dieser Ausführung wird die Totzeit dm2 des Eingabeerzeugungssystems auf einen bestimmten konstanten Wert voreingestellt (ausgedrückt durch die Zahl der Steuerzyklen des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11), die gleich oder ein wenig länger ist als die tatsächliche Totzeit des Eingabeerzeugungssystems bei einem Niederdrehzahlbereich des Verbrennungsmotors 1, z.B. einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1.
  • Insofern in der vorliegenden Ausführung die Dauer der Steuerzyklen des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 gleich der Dauer der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 ist, bleiben die Werte der Totzeit dm2 und der Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 auch dann gleich, wenn sie durch die Zahl der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 ausgedrückt wird.
  • In der vorliegenden Ausführung werden der Prozess der Erzeugung der Solldifferenzausgabe MO2CMD mit dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 und der Prozess der Erzeugung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD mit dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 in synchronen Steuerzyklen ausgeführt. Daher zeigt ein Vergleich zwischen einem System, das eine Kombination des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und dem System (das den Kraftstoffprozesscontroller 12 und den Verbrennungsmotor 1 umfasst) zum Erzeugen der Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 und einem System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10, welches System eine Kombination des obigen Systems und des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 ist, an, dass der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11, der nur in dem letzteren System enthalten ist, keine wesentliche Totzeit hat. Daher werden die Totzeit dr2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 und die Totzeit des Systems, das eine Kombination des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E2 ist, d.h. die Gesamttotzeit dm, auf den gleichen Wert gesetzt (d.h. dm = dr2).
  • Ein Algorithmus zum Bestimmen des Schätzwerts für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 nach der Gesamttotzeit dm, die die Summe der Totzeit dm1 und des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und der Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 ist, d.h. die geschätzte Differenzausgabe MVO2 Balken, ist so aufgebaut wie unten beschrieben. Die Grundidee dieses Algorithmus ist identisch mit jener des Schätzers 16 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10, und wird daher nachfolgend nur kurz beschrieben.
  • Die Gesamttotzeit dm ist die Totzeit des Systems, welches das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 und das System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 umfasst. Die Ansprechverzögerung des Eingabeerzeugungssystems, insbesondere des darin enthaltenen Verbrennungsmotors 1, kann durch den Kraftstoffprozesscontroller 12 kompensiert werden. Vom Standpunkt des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 kann daher das Eingabeerzeugungssystem, d.h. das System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2, als ein System betrachtet werden, in dem das differenzielle Luft-Kraftstoff-Verhältnis kact(k) (= KACT(k) – FLAF/BASE) als die Ausgabe des Eingabeerzeugungssystems in jedem Steuerzyklus, mit dem Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k–dm2) übereinstimmt (= KCMD(k–dm2) – FLAF/BASE), welches das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(ddtm2) repräsentiert, das der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 dem Kraftstoffprozesscontroller vor der Totzeit dm2 gibt, wie durch die folgende Gleichung (34) angegeben: kact(k) = kcmd (k – dm2) (KACT(k) = KCMD(k – dm2))(34)
  • Hierbei kann unter Verwendung der Gleichung (26), die das stromaufwärtige Auspuffsystemmodell ausdrückt, die geschätzte Differenzausgabe MVO2 (k+dm) Balken, die ein Schätzwert für die Differenzausgabe MVO2(k+dm) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 nach der Totzeit dm in jedem Steuerzyklus ist, unter Verwendung von Zeitseriendaten MVO2(k), MVO2(k–1) der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und vor Zeitseriendaten kact(k+dm2–j) (= kact(k–dm1+dm–j), j = 1, 2,..., dm) des differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact ausgedrückt werden, das aus der Eingabe KACT des LAF-Sensors 8 (dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis) erhalten wird, gemäß der folgenden Gleichung (35):
    Figure 00750001
    wobei
    αm1 = das erste Reihe, erste Spalte-Element von Amdm,
    αm2 = das erste Reihe, zweite Spalte-Element von Amdm,
    βm(j) = die erste Reihe-Elemente von Amj–1 · Bm (j = 1, 2,..., dm
  • Figure 00750002
  • In der Gleichung (35) sind die Koeffizienten αm1, αm2 in Bezug auf die Zeitseriendaten MVO2(k) MVO2(k–1) der Differenzausgabe MVO2 und der Koeffizient βm(j) (j = 1, 2,.., dm) in Bezug auf die Zeitseriendaten kact(k+dm–j) des differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact in Bezug auf die Gleichung (35) definiert.
  • Allgemein ist die Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 dm2 ≥ 2 (in dieser Ausführung ist dm2 = 6). In diesem Fall sind kact(k+dm2–1),..., kact(k+1) der Zeitseriendaten kact(k+dm2–j) (j = 1, 2,..., dm) des differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact in der Gleichung (35) künftige Werte des differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact. Obwohl diese künftigen Werte nicht direkt aus der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 erhalten werden können, können sie durch die Solldifferenzausgabe kcmd ersetzt werden, die in der Vergangenheit vom Gleitmodusregler 22 erzeugt worden ist, dessen Details später beschrieben werden, gemäß der Gleichung (34).
  • Wenn die künftigen Werte durch die Solldifferenzausgabe kcmd ersetzt werden, wird die Gleichung (35) durch die folgende Gleichung (36) ersetzt:
    Figure 00760001
    wobei dm = dm1 + dm2, d2 ≥ 2.
  • Der Schätzer 21 berechnet in jedem Steuerzyklus des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dr) Balken gemäß der obigen Gleichung (36) unter Verwendung der Zeitseriendaten MVO2(k), MVO2(k–1) vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, wie durch den Subtrahieren 18 berechnet, der Zeitseriendaten kact(k),..., kact(k–1), kact(k–dm1) des differenziellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kact vor der gegenwärtigen Zeit, wie aus der Ausgabe KACT (dem erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis) des LAF-Sensors 8 vom Subtrahierer 19 berechnet, sowie der Zeitseriendaten kcmd(k–1),..., kcmd(k–dm2+1) der Solldifferenzausgabe kcmd, wie in der Vergangenheit von dem Gleitmodusregler 22 erzeugt.
  • Die Koeffizienten am1, am2 und βm(j) (j = 1, 2,.., dm), die zur Berechnung der Gleichung (36) erforderlich sind, werden grundlegend unter Verwendung der letzten Werte (der in dem gegenwärtigen Steuerzyklus bestimmten Werte) der identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut berechnet, die durch den Identifizierer 20 bestimmt sind. Die Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und die Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2, die zur Berechnung der Gleichung 36 erforderlich sind, sind die Werte, die wie oben beschrieben etabliert sind.
  • Die obige Prozesssequenz ist der vom Schätzer 21 ausgeführte Basisalgorithmus. Wenn die Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 etwa gleich der Dauer der Steuerzyklen des stromabfwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 ist, d.h. dm2 = 1, dann kann der Schätzer 21 die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dr) Balken direkt gemäß der Gleichung (35) berechnen.
  • Nachfolgend wird der Gleitmodusregler 22 im Detail beschrieben.
  • Wie bei dem Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 bestimmt der Gleitmodusregler 22 sequenziell in jedem Steuerzyklus die Solldifferenzausgabe kcmd als Regeleingabe zu dem enstromaufwärtig Auspuffsystem E2, um die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf den Sollwert MVO2/TARGET zu konvergieren, d.h. um die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD zu konvergieren, gemäß einem adaptiven Gleitmodusregelprozess. Ein Algorithmus zur Ausführung des adaptiven Gleitmodusregelprozesses ist wie folgt aufgebaut:
    Nachfolgend wird zuerst eine Umschaltfunktion beschrieben, die für den adaptiven Gleitmodusregelprozess des Gleitmodusreglers 22 erforderlich ist.
  • Die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) für den stromaufwärtigen O2-Sensor 7, die in jedem Steuerzyklus von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt wird, ist signifikant als ein Sollwert für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 nach der Totzeit dr2 (der Gesamttotzeit dm) des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1, d.h. das System, das den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11, den Kraftstoffprozesscontroller 12, den Verbrennungsmotor 1 sowie das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 umfasst, wie aus der obigen Gleichung (10) ersichtlich. Daher ist das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd, das in jedem Steuerzyklus von dem Gleitmodusregler 22 zu erzeugen ist, eine Regeleingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 zum Konvergieren der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD, die von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 vor der Totzeit dr des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 erzeugt wird.
  • Wie oben beschrieben, ist die Totzeit dr2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 gleich der Gesamttotzeit dm (= dm1 + dm2), die die Summe der Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und der Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 ist.
  • Demzufolge kann der Gleitmodusregler 22 in jedem Steuerzyklus das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd erzeugen, um die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD zu konvergieren, die von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 vor der Gesamttotzeit dm erzeugt ist.
  • Gemäß einem Grundkonzept des adaptiven Gleitmodusregelprozesses, der von dem Gleitmodusregler 22 ausgeführt wird, wird eine Differenz e, die gemäß der unten gezeigten Gleichung (37) definiert ist, d.h. die Differenz e(k) (nachfolgend als "Fehlerausgabe e des stromaufwärtigen O2-Sensors 7" bezeichnet) zwischen der Differenzausgabe MVO2(k) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, wie durch den Subtrahierer 18 in jedem Steuerzyklus berechnet, und der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k–dm), die von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 vor der Gesamttotzeit dm als Sollwert für die Differenzausgabe MVO2(k) erzeugt wird, als zu regelende Zustandsgröße (Regelgröße) verwendet, zur Regelung gemäß dem adaptiven Gleitmodusregelprozess durch den Gleitmodusregler 22. Die Fehlerausgabe e (k) ist gleich der Differenz (= MVO2/OUT(k) – MVO2/TARGET(k–dm)) zwischen der Ausgabe MVO2/OUT(k) (= MVO2(k) + MVO2/BASE) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und dem Sollwert MVO2/TARGET(k–dm) (= MO2CMD(k–dm) + MVO2/BASE) für die Ausgabe MVO2/OUT des stromabfwärtigen O2-Sensors 7 vor der Gesamttotzeit dm. e(k) = MVO2(k) – MO2CMD(k – dm) (37)
  • Grundlegend definiert der Gleitmodusregler 22 eine Umschaltfunktion σ2 für den Gleitmodusregelprozess unter Verwendung der Fehlerausgabe e gemäß der unten gezeigten Gleichung (38). Insbesondere wird die Umschaltfunktion σ2 durch eine lineare Funktion definiert, die als Komponentenzeitseriendaten MVO2(k), MVO2(k–1) vor der gegenwärtigen Zeit der Fehlerausgabe e des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 hat.
  • Figure 00790001
  • Der Vektor Xm, der in Gleichung (38) als Vektor definiert ist, der die Fehlerausgaben e(k), e(k–1) als seine Elemente aufweist, wird nachfolgend Zustandsgröße Xm genannt.
  • Wie bei der Umschaltfunktion σ1 in Bezug auf den Gleitmodusregler 17 werden die Koeffizienten sm1, sm2 in Bezug auf die Elemente e(k), e(k–1) der Umschaltfunktion σ2 so etabliert, dass sie der Bedingung der folgenden Gleichung (39) genügen:
  • Figure 00790002
  • In der vorliegenden Ausführung wird der Kürze wegen der Koeffizient sm1 auf sm1 = 1 gesetzt (sm2/sm1 = sm2), und der Koeffizient sm2 wird so etabliert, dass er der Bedingung genügt: –1 < sm2 < 1.
  • Mit der so definierten Umschaltfunktion σ2 wird die Hyperebene für den Gleitmodusregelprozess, die durch die Gleichung σ2 = 0 definiert ist, durch eine gerade Linie wiedergegeben, wie in 4 gezeigt, wie bei der Umschaltfunktion σ1 in Bezug auf den Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10.
  • In der vorliegenden Ausführung werden die Werte der Koeffizienten sm1, sm2, sr1, sr2 derart etabliert, dass der Absolutwert des Verhältnisses der Koeffizienten sm1, sm2 (= sm2/sm1, was den Gradienten der Hyperebene σ2 = 0 repräsentiert) der Umschaltfunktion σ2 in Bezug auf den Gleitmodusregler 22 kleiner ist als der Absolutwert des Verhältnisses der Koeffizienten sr1, sr2 (= sr2/sr1) der Umschaltfunktion σ1 in Bezug auf den Gleitmodusregler 17, wie später beschrieben wird.
  • Wie beim vom Gleitmodusregler 17 durchgeführten adaptiven Gleitmodusregelprozess dient der vom Gleitmodusregler 22 durchgeführte adaptive Gleitmodusregelprozess dazu, die Zustandsgröße Xm = (e(k), e(k–1)) auf die Hyperebene σ2 = 0 gemäß der Reachingregelvorschrift und der adaptiven Regelvorschrift (dem adaptiven Algorithmus) auf die Hyperebene σ2 = 0 (Modus 1 in 4) zu konvergieren, und die Zustandsgröße Xm auf einen Ausgleichspunkt auf der Hyperebene σ2 = 0 zu konvergieren, wo e(k) = e(k–1) = 0, während die Zustandsgröße Xm auf die Hyperebene σ2 = 0 gemäß einer äquivalenten Regeleingabe konvergiert wird (Modus 2 in 4).
  • Das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd, das von dem Gleitmodusregler 22 als Regeleingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 zum Konvergieren der Zustandsgröße Xm auf den Ausgleichspunkt auf der Hyperebene σ2 = 0 zu erzeugen ist, wird ausgedrückt als die Summe einer äquivalenten Regeleingabe U2eq, einer Reachingregelvorschrifteingabe U2rch gemäß der Reachingregelvorschrift und einer adaptiven Regelvorschrifteingabe U2adp gemäß der adaptiven Regelvorschrift (siehe die folgende Gleichung (40)). kcmd(k) = U2eq(k) + U2rch(k) + U2adp(k) (40)
  • Die äquivalente Regeleingabe U2eq, die Reachingregelvorschrifteingabe U2rch und die adaptive Regelvorschrift U2adp werden auf der Basis des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells bestimmt, ausgedrückt durch die Gleichung (26) und die Gleichung (34), die das System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 repräsentiert, wie folgt: Wenn die Gleichung (34) auf den dritten Term der rechten seite der Gleichung (26) angewendet wird, erhält man die folgende Gleichung (41): MVO2(k+1) = am1·MVO2(k) + am2·MVO2(k–1) + bm1·kcmd(k–dm1–dm2) = am1·MVO2(k) + am2·MVO2(k–1) + bm1·kcmd(k–dm) (41)
  • Die Gleichung (41) drückt das Verhalten des Systems aus, welches das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 und das Eingabeerzeugungssystem dafür umfasst.
  • Die äquivalente Regeleingabe U2eq ist das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd, das der Bedingung genügt: σ2(k+1) = σ2(k) = 0 in der Gleichung (41). Unter Verwendung der Gleichungen (38), (41) wird die äquivalente Regeleingabe U2eq, die der obigen Bedingung genügt, durch die folgende Gleichung (42) angegeben:
    Figure 00810001
  • Die Gleichung (42) ist eine Basisformel zur Bestimmung der äquivalenten Regeleingabe U2eq(k) in jedem Steuerzyklus.
  • Die Reachingregelvorschrifteingabe U2rch(k) in jedem Steuerzyklus wird proportional zum Wert der Umschaltfunktion σ2 (k+dm) nach der Gesamttotzeit dm bestimmt, die die Summe der Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 und der Totzeit dm2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 ist, wie bei der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch in Bezug auf den Gleitmodusregler 17, gemäß der folgenden Gleichung (43):
  • Figure 00820001
  • Der Koeffizient F2 in der Gleichung (43), der den Verstärkungsfaktor der Reachingregelvorschrift bestimmt, wird so etabliert, dass er der durch die folgende Gleichung (14) ausgedrückten Bedingung genügt: 0 < F2 < 2 (44)(bevorzugt 0 < F2 < 1)
  • Die adaptive Regelvorschrifteingabe U2adp(k) in jedem Steuerzyklus wird proportional zum integrierten Wert (entsprechend dem Integral des Werts der Umschaltfunktion σ2) in jedem Steuerzyklus des Produkts σ2 ·ΔT der Umschaltfunktion σ2 und der Steuerzyklusdauer ΔT bis nach der Gesamttotzeit dm bestimmt, wie bei der adaptiven Regelvorschrifteingabe U1adp in Bezug auf den Gleitmodusregler 17, gemäß der folgenden Gleichung (45):
  • Figure 00820002
  • Der Koeffizient G2 (der den Verstärkungsfaktor der adaptiven Regelvorschrift bestimmt) in Gleichung (45) wird so etabliert, dass er der Bedingung der folgenden Gleichung (46) genügt:
  • Figure 00830001
  • Das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd, das von dem Gleitmodusregler 22 als Regeleingabe zum stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 erzeugt wird, kann grundlegend bestimmt werden als die Summe (U2eq + U2rch + U2adp) der äquivalenten Regeleingabe U2eq, der Reachingregelvorschrifteingabe U2rch und der adaptiven Regelvorschrift U2adp, die gemäß den jeweiligen Gleichungen (42), (43), (45) bestimmt sind.
  • Um σ2(k+dm) zu bestimmen, das zu Berechnen der Reachingregelvorschrifteingabe U2rch und der adaptiven Regelvorschrift U2adp gemäß den jeweiligen Gleichungen (43), (45) erforderlich ist, ist ein künftiger Wert MVO2(k+dm) der Differenzausgabe MVO2 erforderlich, wie aus der obigen Gleichung (38) ersichtlich.
  • In dieser Ausführung verwendet, wie beim Gleitmodusregler 17, der Gleitmodusregler 22 eine Umschaltfunktion σ2 Balken gemäß der folgenden Gleichung (43) anstelle der Umschaltfunktion σ2 σ2(k) = sm1·(MVO2(k) – MO2CMD(k – dm)) + sm2·(MVO2(k – 1) – MO2CMD(k – dm – 1)) (47)
  • In der Gleichung (47) werden die Zeitseriendaten der Differenzausgabe MVO2 in Bezug auf die Fehlerausgabe e, die ein Element der Umschaltfunktion σ2 ist, durch Zeitseriendaten der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken ersetzt, die ein Schätzwert der Differenzausgabe MVO2 ist.
  • Der Gleitmodusregler 22 berechnet die Reachingregelvorschrifteingabe U2rch (k) und die adaptive Regelvorschrifteingabe U2adp(k) in jedem Steuerzyklus gemäß den folgenden Gleichungen (48), (49) unter Verwendung des Werts der Umschaltfunktion σ2 Balken, ausgedrückt durch die Gleichung (47), anstatt "σ2" in den Gleichungen (43), (45):
  • Figure 00840001
  • In Bezug auf die äquivalente Regeleingabe U2eq, die Differenzausgaben MVO2(k+dm), MVO2(k+dm–1) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, die in der Gleichung (42) verwendet werden, sind Werte in der Zukunft und können nicht direkt erhalten werden. Die in Gleichung (42) verwendete Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) ist in dem Prozess, der vom Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 durchgeführt wird, noch nicht berechnet worden.
  • Der Gleitmodusregler 22 bestimmt eine äquivalente Regeleingabe U2eq(k) in jedem Steuerzyklus gemäß der folgenden Gleichung (50), worin die Differenzausgaben MVO2(k+dm), MVO2(k+dm–1) in der Gleichung (42) durch die geschätzten Differenzausgaben MVO2(k+dm) Balken, MVO2(k+dm–1) Balken ersetzt werden, die als ihre Schätzwerte (vorhergesagte Werte) von dem Schätzer 21 bestimmt sind:
  • Figure 00840002
  • Die in Gleichung (50) verwendete Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in einem Steuerzyklus zuvor wird zeitweilig in jedem Steuerzyklus durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 bestimmt, und es wird die bestimmte zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) verwendet.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 bestimmt die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) wie folgt:
    In dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 bestimmt der Schätzer 16 in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken, die ein Schätzwert für die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 16 nach der Gesamttotzeit dr ist, und bestimmt auch zeitweilig die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken nach einer Zeit (dr+1) (nachfolgend als "erforderliche Schätzzeit (dr+1)" bezeichnet), die um einen Steuerzyklus länger ist als die Gesamttotzeit dr. Der Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 berechnet die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) in jedem Zyklus, wie oben beschrieben, und bestimmt auch vorübergehend die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in einem Steuerzyklus zuvor (in der Zukunft), unter Verwendung der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken nach der erforderlichen Schätzzeit (dr+1).
  • Der Schätzer 16 berechnet die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken nach der erforderlichen Schätzzeit (dr+1) wie folgt:
    Der Schätzer 16 bestimmt zeitweilig in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken nach der erforderlichen Schätzzeit (dr+1) gemäß der folgenden Gleichung (51), die erhalten wird, indem beide Seiten der Gleichung (12) um einen Steuerzyklus in die Zukunft verschoben werden (ersetze "k" an beiden Seiten durch "k+1"), und indem die Gleichungen (1), (10) auf die rechte Seite der Gleichung angewendet werden. Die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken, die gemäß der Gleichung (51) berechnet ist, wird nachfolgend als "zweitwellige geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken" bezeichnet).
    Figure 00850001
    wobei
    αr1p = das erste Reihe, erste Spalte-Element von Ardr+1,
    αr2p = das erste Reihe, zweite Spalte-Element von Ardr+1,
    βrp(j) = die erste Reihe-Elemente von Arj–1 · Br (j = 1, 2,..., dr+1)
  • Figure 00860001
  • In der Gleichung (51) sind die Koeffizienten αr1p, αr2p, βrp(j) (j = 1, 2,..., dr+1) so definiert, wie oben in Bezug auf Gleichung (51) beschrieben. Diese Koeffizienten werden grundlegend aus den zuletzt identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1(k) Hut berechnet, die durch den Identifizieret 15, wie auch die identifizierten Werte der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1, in jedem Steuerzyklus berechnet werden. Die Koeffizienten αr1p, αr2p unterscheiden sich von αr1, αr2 in der Gleichung (12), wobei aber die Koeffizienten βrp(1), βrp(2),..., βrp(dr) der Koeffizienten βrp(j) (j = 1, 2,..., dr+1) die gleichen sind wie die jeweiligen Koeffizienten βr(1), βr(2),..., βr(dr) in der Gleichung (12).
  • Der Gleitmodusregler 17 bestimmt zeitweilig die äquivalente Regeleingabe U1eq(k+1), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k+1) und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k+1) in einem Steuerzyklus zuvor in jedem Steuerzyklus gemäß den folgenden Gleichungen (52), (53), (54), die erhalten werden, indem beide Seiten der Gleichungen (22), (24), (25) um einen Steuerzyklus in die Zukunft verschoben werden:
  • Figure 00870001
  • Die Summe der äquivalenten Regeleingabe U1eq(k+1), der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k+1) und der adaptiven Regelvorschrifteingabe U1adp(k+1) wird bestimmt als die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in einem Steuerzyklus zuvor, gemäß der unten gezeigten Gleichung (55). Die so bestimmte Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) wird als "zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1)" bezeichnet. MO2CMD(k+1) = Uleq(k+1) + Ulrch(k+1) + Uladp(k+1) (55)
  • Die zeitweilige geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken, die von dem Schätzer 16 gemäß der Gleichung (51) berechnet ist, wird in der Gleichung (52) als RVO2(k+dr+1) Balken verwendet, und die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken, die von dem Schätzer 16 gemäß der Gleichung (12) berechnet ist, wird als RVO2(k+dr) Balken in der Gleichung (52) angewendet.
  • Die zum Berechnen der Gleichungen (53), (54) erforderliche Umschaltfunktion σ1 wird gemäß der obigen Gleichung (23) unter Verwendung der zeitweiligen geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken und der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken berechnet, die durch den Schätzer 16 gemäß den jeweiligen Gleichungen (15), (12) berechnet werden.
  • Die zuletzt identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1 (k) Hut, die durch den Identifizieret bestimmt sind (die die gleichen sind wie jene, die zur Berechnung der Gleichungen (22), (24), (25) verwendet wurden), werden grundlegend als die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 verwendet, die erforderlich sind, um die äquivalente Regeleingabe U1eq(k+1), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k+1) und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k+1) zeitweilig in einem Steuerzyklus zuvor gemäß den Gleichungen (52), (53), (54) zu berechnen. Die Bedingungen zum Etablieren der Koeffizienten sm1, sm2, F2, G2, die in den Gleichungen (52), (53), (54) verwendet sind, werden wie oben beschrieben etabliert.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemregler 10 begrenzt die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1), die in einem Steuerzyklus zuvor durch den Gleitmodusregler 17 bestimmt ist, wie oben beschrieben, und gibt dann die begrenzte zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11.
  • Der Gleitmodusregler 22 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 verwendet die zweitwellige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1), die in einem Steuerzyklus zuvor von dem Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 erzeugt wurde, zur Berechnung der äquivalenten Regeleingabe U2eq(k) in jedem Steuerzyklus gemäß der Gleichung (50).
  • Der Gleitmodusregler 22 bestimmt das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) aus der äquivalenten Regeleingabe U1eq(k), der Reachingregelvorschrifteingabe U2rch(k) und der adaptiven Regelvorschrifteingabe U2adp(k), die wie oben beschrieben berechnet sind, gemäß der Gleichung (40).
  • Der Gleitmodusregler 22 begrenzt das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k), das gemäß der Gleichung (40) berechnet ist, auf einen vorbestimmten zulässigen Bereich, in der gleichen Weise wie der Gleitmodusregler 17, und gibt dann das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) zu dem Addierer 23.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführung wird das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd unter der Annahme berechnet, dass die Solldifferenzausgabe MO2CMD unter einer bestimmten Bedingung dauerhaft "0" ist, d.h. der Sollwert MVO2/TARGET für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 gleicht dem Referenzwert MVO2/BASE (= RVO2/TARGET), wie später beschrieben wird.
  • Der obige Prozess ist der Basisprozess, der von dem Gleitmodusregler 22 ausgeführt wird.
  • Der Addierer 23 addiert den Luft-Kraftstoff-Verhältnisreferenzwert FLAF/BASE zu dem Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k), das so von dem Gleitmodusregler 22 erzeugt ist, um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) in jedem Steuerzyklus zu bestimmen, und gibt das bestimmte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) zu dem Kraftstoffprozesscontroller 12.
  • In dem Anlagensteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführung ist der Absolutwert des Verhältnisses der Koeffizienten sr1, sr2 (sr2/sr1) der Umschaltfunktion σ1, die von dem Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 verwendet wird, größer als der Absolutwert des Verhältnisses der Koeffizienten sm1, sm2 (= sm2/sm1) der Umschaltfunktion σ2, die in dem Gleitmodusregler 22 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 verwendet wird.
  • Allgemein ist der Gleitmodusregelprozess (einschließlich des adaptiven Gleitmodusregelprozesses) ein sogenannter Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ und ist in der Lage, eine Dämpfungsrate zum Konvergieren einer Regelgröße auf einen Sollwert in Abhängigkeit von den Werten der Koeffizienten einer Umschaltfunktion, die in dem Gleitmodusregelprozess verwendet wird, anzuzeigen.
  • Wenn z.B. die vom Gleitmodusregler 17 verwendete Umschaltfunktion σ1 auf "0" konvergiert wird, da RVO2(k) = (–sr2/sr1)·RVO2(k–1), wie aus der Gleichung (13) ersichtlich, bestimmt der Absolutwert des Verhältnisses der Koeffizienten sr1, sr2 (sr2/sr1) die Dämpfungsrate (Dämpfungsrate pro Steuerzyklus) der Differenzausgabe RVO2 als Regelgröße des Gleitmodusreglers 17 (innerhalb des Bereichs von 0 < |sr2/sr1| < 1 ist die Dämpfungsrate höher, wenn sich |sr2/sr1| "0" annähert). Dies gilt für die Koeffizienten sm1, sm2 der Umschaltfunktion σ2, die von dem Gleitmodusregler 22 verwendet wird (die Verhältnisse sr2/sr1), (sm2/sm1) werden nachfolgend jeweils als "Dämpfparameter Rpole, Mpole" bezeichnet).
  • Die Gleitmodusregler 17, 22 dienen grundlegend dazu, das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd zu bestimmen, das das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD für den Verbrennungsmotor 1 repräsentiert, als Regeleingabe zu einem Gesamtauspuffsystem E, das die Kombination des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 und des stromabfwärtigen Auspuffsystems E2 umfasst, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET dafür gemäß ihren kombinierten Regelprozessen zu konvergieren. Um zu verhindern, dass sich die Regelprozesse der Gleitmodusregler 17, 22 gegenseitig stören, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 zu stabilisieren, die eine Ausgabe des Gesamtauspuffsystems E ist, ist es bevorzugt, dass der Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 17 kleiner ist als der Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 22. Der Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 17 signifiziert die Änderungsrate der Regeleingabe (der Solldifferenzausgabe MO2CMD) des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 zu einer Änderung der Ausgabe (der Ausgabe RVO2/OUT oder der Differenzausgabe RVO2) des stromabwärtigen Auspuffsystems E1. Der Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 22 signifiziert die Änderungsrate der Regeleingabe (des Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd) des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 zu einer Änderung der Ausgabe (der Ausgabe MVO2/OUT oder der Differenzausgabe MVO2) des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2.
  • Um den Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 17 kleiner zu machen als den Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 22, kann die Dämpfungsrate der Differenzausgabe RVO2 als Regelgröße des Gleitmodusreglers 17 kleiner gemacht werden als die Dämpfungsrate der Fehlerausgabe e (siehe Gleichung (37)) als Regelgröße des Gleitmodusreglers 22.
  • In der vorliegenden Ausführung ist der Absolutwert |Rpole| des Dämpfparameters Rpole in Bezug auf den Gleitmodusregler 17 größer als der Absolutwert |Mpole| des Dämpfparameters Mpole in Bezug auf den Gleitmodusregler 22 (|Rpole| > |Mpole|), um hierdurch den Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 17 kleiner zu machen als den Rückkopplungsfaktor des Gleitmodusreglers 22.
  • Nachfolgend wird der Kraftstoffprozesscontroller 12 beschrieben.
  • Wie in 6 gezeigt, hat der Kraftstoffprozesscontroller 12 als seine Hauptfunktion einen Basiskraftstoffeinspritzmengenrechner 24 zum Bestimmen einer Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, die in den Verbrennungsmotor 1 einzuspritzen ist, einen ersten Korrekturkoeffizientenrechner 25 zum Bestimmen eines ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL zum Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim sowie einen zweiten Korrekturkoeffizientenrechner 26 zum Bestimmen eines zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM zum Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim.
  • Der Basiskraftstoffeinspritzmengenrechner 24 bestimmt eine Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffzufuhrmenge) aus der Drehzahl NE und dem Einlassdruck PB des Verbrennungsmotors 1 unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds und korrigiert die bestimmte Referenzkraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der effektiven Öffnungsfläche eines Drosselventils (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 1, um hierdurch eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim zu berechnen.
  • Der von dem ersten Korrekturkoeffizientenrechner 25 bestimmte erste Korrekturkoeffizient KTOTAL dient dazu, die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim im Hinblick auf ein Abgasrückführverhältnis des Verbrennungsmotors 1, d.h. den Anteil eines Abgases, das in einem in den Verbrennungsmotor 1 einzuführenden Luft-Kraftstoff-Gemisches enthalten ist, eine Menge von SpüLuft-Kraftstoffraftstoff, der dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird, wenn ein Behälter (nicht gezeigt) gespült wird, eine Kühlmitteltemperatur, eine Einlasstemperatur etc. des Verbrennungsmotors 1 zu korrigieren.
  • Der vom zweiten Korrekturkoeffizientenrechner 26 bestimmte zweite Korrekturkoeffizient KCMDM dient dazu, die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim im Hinblick auf den Ladegrad eines Luft-Kraftstoff-Gemisches aufgrund des Kühleffekts von Kraftstoff zu korrigieren, der in den Verbrennungsmotor 1 in Abhängigkeit vom Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD fließt, das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 bestimmt ist.
  • Der Kraftstoffprozesscontroller 12 korrigiert die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM durch Multiplizieren der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM, um hierdurch eine angeforderte Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl für den Verbrennungsmotor 1 zu erzeugen.
  • Spezifische Details des Prozesses zur Berechnung der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, des ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL und des zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM sind im Detail in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-79374 und dem U.S. Patent Nr. 5,253,630 offenbart und werden nachfolgend nicht beschrieben.
  • Der Kraftstoffprozesscontroller 12 hat, zusätzlich zu den obigen Funktionen, einen Rückkopplungsregler 27 zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors 1 gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um das Ausgangssignal KACT des LAF-Sensors 8 (das erfasste Luft-Kraftstoff- Verhältnis) zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, das sequenziell vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugt wird, zu konvergieren.
  • Der Rückkopplungsregler 27 umfasst einen allgemeinen Rückkopplungsregler 28 zum Regeln eines Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für alle Zylinder des Verbrennungsmotors 1 und einen lokalen Rückkopplungsregler 29 zum Regeln eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für jeden der Zylinder des Verbrennungsmotors 1.
  • Der allgemeine Rückkopplungsregler 28 bestimmt sequenziell einen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB zum Korrigieren der angeforderten Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl (durch Multiplizieren der angeforderten Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl), um das Ausgangssignal KACT von dem LAF-Sensor 8 zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin zu konvergieren.
  • Der allgemeine Rückkopplungsregler 28 umfasst einen PID-Regler 30 zum Bestimmen einer Rückkopplungsstellgröße KLAF als Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ausgangssignal KACT von dem LAF-Sensor 8 und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD gemäß einem bekannten PID-Regelprozess, und einen adaptiven Regler 31 (in 6 mit "STR" bezeichnet) zum adaptiven Bestimmen einer Rückkopplungsstellgröße KSTR zum Bestimmen des Rückkopplungskorrekturkoeffzienten KFB im Hinblick auf Änderungen der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 1 oder von Eigenschaftsänderungen davon aus dem Ausgangssignal KACT von dem LAF-Sensor 8 und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD.
  • In der vorliegenden Ausführung ist die vom PID-Regler 30 erzeugte Rückkopplungsstellgröße KLAF gleich "1" und kann direkt als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden, wenn das Ausgangssignal KACT (das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis) von dem LAF-Sensor 8 gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ist. Die von dem adaptiven Regler 31 erzeugte Rückkopplungsstellgröße KSTR wird zum Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, wenn das Ausgangssignal KACT von dem LAF-Sensor 8 gleich dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ist. Eine Rückkopplungsstellgröße kstr (= KSTR/KCMD), die durch Dividieren der Rückkopplungsstellgröße KSTR durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD mit einem Teiler 32 erzeugt wird, kann als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden.
  • Von der Rückkopplungsstellgröße KLAF, die vom PID-Regler 30 erzeugt wird, und der Rückkopplungsstellgröße kstr, die durch Dividieren der Rückkopplungsstellgröße KSTR von dem adaptiven Regler 31 durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD erzeugt wird, wird mit einem Umschalter 33 eine ausgewählt. Die eine ausgewählte der Rückkopplungsstellgröße KLAF und der Rückkopplungsstellgröße kstr wird als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB verwendet. Die angeforderte Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl wird korrigiert, indem sie mit dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB multipliziert wird. Details des allgemeinen Rückkopplungsregler 28 (insbesondere des adaptiven Reglers 38) werden später beschrieben.
  • Der lokale Rückkopplungsregler 29 umfasst einen Beobachter 34 zum Schätzen realer Luft-Kraftstoff-Verhältnisse #nA/F (n = 1, 2, 3, 4) der jeweiligen Zylinder aus dem Ausgangssignal KACT von dem LAF-SEnsor 8 sowie eine Mehrzahl von PID-Reglern 35 (soviel wie die Anzahl der Zylinder) zum Bestimmen jeweiliger Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF für die Kraftstoffeinspritzmengen für die Zylinder aus den vom Beobachter 21 geschätzten jeweiligen realen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen #nA/F gemäß einem PID-Regelprozess, um Schwankungen der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse der Zylinder zu eliminieren.
  • Kurz gesagt schätzt der Beobachter 34 ein reales Luft-Kraftstoff-Verhältnis #nA/F jedes der Zylinder wie folgt: Ein System von dem Verbrennungsmotor 1 zu dem LAF-Sensor 8 (wo die Abgase von den Zylindern sich vereinigen) wird als ein System zum Erzeugen eines vom LAF-Sensor 8 erfassten Luft- Kraftstoff-Verhältnisses aus einem realen Luft-Kraftstoff-Verhältnis #nA/F jedes der Zylinder angesehen und wird im Hinblick auf eine chronologische Verteilung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses jedes der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 zu dem vom LAF-Sensor 8 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis als Modell erstellt. Auf der Basis des Modellsystems wird ein reales Luft-Kraftstoff-Verhältnis #nA/F jedes der Zylinder aus dem Ausgangssignal KACT von dem LAF-Sensor 8 geschätzt.
  • Details des Beobachters 34 sind z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-83094 und dem U.S. Patent Nr. 5,531,208 offenbart und werden nachfolgend nicht beschrieben.
  • Jeder der PID-Regler 35 des lokalen Rückkopplungsreglers 39 dividiert das Ausgangssignal KACt von dem LAF-Sensor 8 durch einen Durchschnittswert der Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF, die von den jeweiligen PID-Reglern 35 in einem vorhergehenden Steuerzyklus bestimmt wurden, um einen Quotientenwert zu erzeugen, und verwendet den Quotientenwert als Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für den entsprechenden Zylinder. Jeder der PID-Regler 35 bestimmt dann einen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF in einem gegenwärtigen Steuerzyklus, um jegliche Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Schätzwert des entsprechenden realen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses #nA/F, das vom Beobachter 34 bestimmt ist, zu eliminieren.
  • Der lokale Rückkopplungsregler 29 multipliziert einen Wert, der durch Multiplizieren der angeforderten Kraftstoffeinspritzmenge Tcyl mit dem vom allgemeinen Rückkopplungsregler 28 erzeugten Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB erzeugt worden ist, mit dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF für jeden der Zylinder, um hierdurch eine Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout (n = 1, 2, 3, 4) für jeden der Zylinder zu bestimmen.
  • Die so für jeden der Zylinder bestimmte Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout wird auf akkumulierte Kraftstoffpartikel an den Einlassrohrwänden des Verbrennungsmotors 1 durch einen Kraftstoffakkumulationskorrektor 36 in dem Kraftstoffprozesscontroller 12 korrigiert. Die korrigierte Ausgabekraftstoffeinspritzmenge nTout wird den jeweiligen Kraftstoffeinspritzdüsen (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 1 zugeführt, die Kraftstoff in jeden der Zylinder mit der korrigierten Ausgabekraftstoffeinspritzmenge #nTout einspritzen.
  • Die Korrektur der Ausgabekraftstoffeinspritzmenge im Hinblick auf akkumulierte Kraftstoffpartikel an den Einlassrohrwänden ist im Detail z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-21273 und dem U.S. Patent Nr. 5,568,799 offenbart und wird nachfolgend im Detail nicht beschrieben.
  • Nachfolgend wird der allgemeine Rückkopplungsregler 28, insbesondere der adaptive Regler 31 beschrieben.
  • Wie in 6 gezeigt, bewirkt der allgemeine Rückkopplungsregler 28 einen Rückkopplungsregelprozess, um die Ausgabe KACT (das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis) von dem LAF-Sensor 8 zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin zu konvergieren, wie oben beschrieben. Wenn ein solcher Rückkopplungsregelprozess nur unter der bekannten PID-Regelung ausgeführt würde, dann wäre es schwierig, die Regelbarkeit gegenüber dynamischen Verhaltensänderungen stabil zu halten, einschließlich Änderungen in den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1, Eigenschaftsänderungen aufgrund der Alterung des Verbrennungsmotors 1 etc.
  • Der adaptive Regler 31 ist ein Regler vom rekursiven Typ, der es möglich macht, einen Rückkopplungsregelprozess auszuführen, während dynamische Verhaltensänderungen des Verbrennungsmotors 1 kompensiert werden. Wie in 7 gezeigt, umfasst der adaptive Regler 31 einen Parametereinsteller 38 zum Einstellen einer Mehrzahl von adaptiven Parametern, welche das vom I.D.
  • Landau et al. vorgeschlagene Parametereinstellgesetz verwendet, sowie einen Stellgrößenrechner 37 zum Berechnen der Rückkopplungsstellgröße KSTR unter Verwendung der etablierten adaptiven Parameter.
  • Nachfolgend wird der Parametereinsteller 38 beschrieben. Wenn gemäß der von I.D. Landau et al. vorgeschlagenen Parametereinstellvorschrift Polynome des Nenners und Zählers einer Transferfunktion B(Z–1)/A(Z–1) eines zu regelnden diskreten Systemobjekts allgemein durch die unten angegebenen jeweiligen Gleichungen (56), (57) ausgedrückt werden, wird ein adaptiver Parameter θ Hut (j) (j bezeichnet die Zahl eines Steuerzyklus), der durch den Parametereinsteller 38 etabliert wird, durch einen Vektor (transponierten Vektor) gemäß der unten angegebenen Gleichung (58) ausgedrückt. Eine Eingabe ξ(j) zu dem Parametereinsteller 38 wird durch die unten angegebene Gleichung (59) ausgedrückt. In der vorliegenden Ausführung wird angenommen, dass der Verbrennungsmotor 1, der ein von dem allgemeinen Rückkopplungsregler 28 zu regelndes Objekt ist, als eine Anlage eines Systems erster Ordnung betrachtet wird, mit einer Totzeit dp entsprechend drei Steuerzyklen (einer Zeit entsprechend drei Verbrennungszyklen des Verbrennungsmotors 1), und m = n = 1, dp = 3 in den Gleichungen (56) – (59) ist, und fünf adaptive Parameter s0, r1, r2, r3, b0 etabliert sind (siehe 7). In den oberen und mittleren Ausdrücken der Gleichung (59) repräsentieren us, ys allgemein eine Eingabe (Steilgröße) zu dem zu regelnden Objekt und eine Ausgabe (Regelgröße) von dem zu regelnden Objekt. In der vorliegenden Ausführung ist die Eingabe die Rückkopplungsstellgröße KSTR und die Ausgabe von dem Objekt (dem Verbrennungsmotor 1) die Ausgabe KACT (erfasstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis) von dem LAF-Sensor 8, und die Eingabe ξ Q) zu dem Parametereinsteller 38 wird durch den unteren Ausdruck der Gleichung (59) ausgedrückt (siehe 7). A(Z–1) = 1 + a1Z–1 + ... + anZ–n (56). B(Z–1) = b0 + b1Z–1 + ... + bmZ–m (57)
    Figure 00980001
    ξT(j) = [us(j),...,us(j – m – dp +1),ys(j),...,ys(j – n + 1)] = [us(j), us(j – 1), us(j – 2), us(j – 3), ys(j)] = [KSTR(j), KSTR(j – 1), KSTR(j – 2), KSTR(j – 3), KACT(j) (59)
  • Der durch die Gleichung (58) ausgedrückte adaptive Parameter θ Hut ist aufgebaut aus einem skalaren Größenelement b0 Hu–1 (Z–1, j) zum Bestimmen des Verstärkungsfaktors des adaptiven Reglers 31, einem Steuerelement BR Hut (Z–1, j), das unter Verwendung einer Steilgröße ausgedrückt wird, und einem Steuerelement S (Z–1, j), das unter Verwendung einer Regelgröße ausgedrückt wird, die jeweils durch die folgenden Gleichung (60) – (62) ausgedrückt werden (siehe den Block des in 7 gezeigten Stellgrößenrechners 37):
  • Figure 00980002
  • Figure 00980003
    • S ^(Z–1, j) = s0 + s1Z–1+ ... + Sn–1Z–(a–1) = s0 (62)
  • Der Parametereinsteller 38 etabliert Koeffizienten des skalaren Größenelements und der Steuerelemente, oben beschrieben, und führt sie als die adaptiven Parameter θ Hut, die durch die Gleichung (58) ausgedrückt sind, dem Stellgrößenrechner 37 zu. Der Parametereinsteller 38 berechnet den adaptiven Parameter θ Hut derart, dass die Ausgabe KACT von dem LAF- Sensor 8 mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmt, unter Verwendung von Zeitseriendaten der Rückkopplungsstellgröße KSTR von der Gegenwart zur Vergangenheit und der Ausgabe KACT von dem LAF-Sensor B.
  • Insbesondere berechnet der Parametereinsteller 38 den adaptiven Parameter θ Hut gemäß der folgenden Gleichung (63): θ ^(j) = θ ^(j – 1) + Γ(j – 1)·ζ(j – dp)·e*(j) (63)wobei Γ(j) eine Verstärkungsgradmatrix (deren Grad durch m+n+dp angegeben ist) zum Bestimmen einer Etablierrate des adaptiven Parameters θ Hut und e* (j) einen Schätzfehler des adaptiven Parameters θ Hut repräsentiert. Γ(j) und e* (j) werden jeweils durch die folgenden Rekursionsformeln (64), (65) ausgedrückt:
    Figure 00990001
    wobei D(Z–1) ein asymptotisch stabiles Polynom zum Einstellen der Konvergenz repräsentiert. In der vorliegenden Ausführung ist D(Z–1) = 1.
  • Es werden verschiedene spezifische Algorithmen, einschließlich dem Algorithmus mit degressiver Verstärkung, dem Algorithmus mit variabler Verstärkung, dem Algorithmus mit fester Nachführung und dem Algorithmus mit Verstärkung in Abhängigkeit davon erhalten, wie λ1(j), λ2(j) in der Gleichung (64) ausgewählt sind. Für eine zeitabhängige Anlage, wie etwa einen Kraftstoffeinspritzprozess, ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder dgl. des Verbrennungsmotors 1, sowie einer des Algorithmus mit degressiver Verstärkung, des Algorithmus mit variabler Verstärkung, des Algorithmus mit fester Verstärkung und des Algorithmus mit fester Nachführung, geeignet.
  • Unter Verwendung des vom Parametereinsteller 38 etablierten adaptiven Parameters θ Hut (s0, r1, r2, r3, b0) und des vom stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 berechneten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KM bestimmt der Stellgrößenrechner 37 die Rückkopplungsstellgröße KSTR gemäß einer Rekursionsformel, die durch die folgende Gleichung (66) ausgedrückt ist:
  • Figure 01000001
  • Der in 7 gezeigte Stellgrößenrechner 37 repräsentiert ein Blockdiagramm der Berechnungen gemäß der Gleichung (66).
  • Die gemäß der Gleichung (66) bestimmte Rückkopplungsstellgröße KSTR wird zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, insofern die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmt. Daher wird die Rückkopplungsstellgröße KSTR im Teiler 32 durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD dividiert, um hierdurch die Rückkopplungsstellgröße kstr zu erhalten, die als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden kann.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, ist der so aufgebaute adaptive Regler 31 ein rekursiver Regler, der dynamische Verhaltensänderungen des Verbrennungsmotors 1 als zu regelndes Objekt berücksicht. Anders ausgedrückt, der adaptive Regler 31 ist ein Regler, der in einer rekursiven Form beschrieben wird, um dynamische Verhaltensänderungen des Verbrennungsmotors 1 zu kompensieren, und insbesondere ein Regler mit einem adaptiven Parametereinstellmechanismus vom rekursiven Typ.
  • Ein Rekursionsregler dieses Typs kann unter Verwendung eines Optimalreglers aufgebaut werden. In diesem Fall hat er allgemein keinen Parametereinstellmechanismus. Der wie oben beschrieben aufgebaute adaptive Regler 31 ist dazu geeignet, dynamische Verhaltensänderungen des Verbrennungsmotors 1 zu kompensieren.
  • Details des adaptiven Reglers 31 sind oben beschrieben worden.
  • Der PID-Regler 30, der zusammen mit dem adaptiven Regler 31 in dem allgemeinen Rückkopplungsregler 28 vorgesehen ist, berechnet einen Proportionalterm (P-Term), einen Integralterm (I-Term) sowie einen derivativen Term (D-Term) aus der Differenz zwischen der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, und berechnet die Gesamtheit dieser Terme als Rückkopplungsstellgröße KLAF, wie im Fall mit dem allgemeinen PID-Regelprozess. In der vorliegenden Ausführung wird die Rückkopplungsstellgröße KLAF auf "1" gesetzt, wenn die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD übereinstimmt, indem ein Anfangswert des Integralterms (I-Terms) auf "1" gesetzt wird, sodass die Rückkopplungsstellgröße KLAF als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB verwendet werden kann, um die Kraftstoffeinspritzmenge direkt zu korrigieren. Die Verstärkungsfaktoren des Proportionalterms, des Integralterms und des derivativen Terms werden aus der Drehzahl und dem Einlassdruck des Verbrennungsmotors 1 unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds bestimmt.
  • Der Umschalter 33 des allgemeinen Rückkopplungsreglers 38 gibt die vom PID-Regler 30 bestimmte Rückkopplungsstellgröße KLAF als den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB aus, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu korrigieren, wenn die Verbrennung des Verbrennungsmotors 1 zu Unstabilität neigt, wie etwa dann, wenn die Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors 1 niedrig ist, der Verbrennungsmotor 1 mit hohen Drehzahl dreht oder der Einlassdruck niedrig ist, oder wenn die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 augrund einer Ansprechverzögerung des LAF-Sensors 8 nicht zuverlässig ist, wie etwa dann, wenn sich das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD stark oder plötzlich, nachdem der Luft-Kraftstoff-Verhältnisrückkopplungsregelprozess gestartet wurde, verändert, oder wenn der Verbrennungsmotor 1 hochstabil arbeitet, wie etwa dann, wenn er leerläuft und daher durch den adaptiven Regler 31 kein Regelprozess mit hohem Verstärkungsfaktor erforderlich ist. Anders gesagt, der Umschalter 33 gibt die Rückkopplungsstellgröße kstr aus, die durch Dividieren der vom adaptiven Regler 31 bestimmten Rückkopplungsstellgröße KSTR durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD erzeugt wird, als den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge. Dies ist, weil der adaptive Regler 31 einen hochverstärkenden Regelprozess bewirkt und die Funktion hat, die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 schnell zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin zu konvergieren und wenn die vom adaptiven Regler 31 bestimmte Rückkopplungsstellgröße KSTR verwendet wird, wenn die Verbrennung des Verbrennungsmotors 1 unstabil ist, oder die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 nicht zuverlässig ist, dann der Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelprozess tendenziell unstabil ist.
  • Dieser Betrieb des Umschalters 33 ist im Detail in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-105345 und dem U.S. Patent Nr. 5,558,075 offenbart und wird nachfolgend im Detail nicht beschrieben.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des Anlagensteuersystems beschrieben.
  • Zuerst wird ein vom Kraftstoffprozesscontroller 12 durchgeführter Prozess der Bestimmung einer Kraftstoffeinspritzmenge für den Verbrennungsmotor 1 in Bezug auf die 6 und 8 beschrieben. Der Kraftstoffprozesscontroller 12 berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge in Steuerzyklen synchron mit einer Kurbelwinkelperiode (OT) des Verbrennungsmotors 1, wie folgt:
    Der Kraftstoffprozesscontroller 12 liest Ausgaben von den verschiedenen Sensoren aus, einschließlich Sensoren zum Erfassen der Drehzahl NE und des Einlassdrucks PB des Verbrennungsmotors 1, den stromab- und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7, dem LAF-Sensor 8 in SCHRITTa. Hierbei werden die Ausgaben RVO2/OUT, MVO2/OUT der stromaufwärtigen und stromabwärtigen O2-Sensoren 6, 7, die für den Prozess erforderlich sind, der von den stromabwärtigen und stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollern 10, 11 ausgeführt werden, und die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 über den Kraftstoffprozesscontroller 12 zu den stromabwärtigen und stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollern 10, 11 gegeben. Daher werden die gelesenen Daten, einschließlich RVO2/OUT, MVO2/OUT, KACT, einschließlich Daten, die in vergangenen Steuerzyklen enthalten sind, in zeitserieller Weise in einem Speicher (nicht gezeigt) abgespeichert.
  • Dann korrigiert der Basiskraftstoffeinspritzmengenrechner 24 eine Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der Drehzahl NE und dem Einlassdruck PB des Verbrennungsmotors 1 in Abhängigkeit von der effektiven Öffnungsfläche des Drosselventils, um hierdurch in SCHRITTb eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim zu berechnen. Der erste Korrekturkoeffizientenrechner 25 berechnet einen ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur und der Menge, die von dem Behälter gespült wird, in SCHRITTc.
  • Der Kraftstoffprozesscontroller 12 entscheidet, ob das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD verwendet werden soll oder nicht, d.h. er bestimmt das EIN/AUS eines Luft-Kraftstoff-Verhältniseinstellprozesses, und setzt einen Wert eines Flags f/prism/on, das das EIN/AUS des Luft-Kraftstoff-Verhältniseinstellprozesses repräsentiert, in SCHRITTd. Wenn der Wert des Flags f/prism/on "0" ist, bedeutet dies, dass das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD nicht verwendet werden soll (AUS), und wenn der Wert des Flags f/prism/on "1" ist, bedeutet dies, dass das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD verwendet werden soll (EIN).
  • Die Bestimmungsunterroutine von SCHRITTd ist im Detail in 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt, entscheidet der Kraftstoffprozesscontroller 12 in SCHRITTd-1, ob der stromaufwärtige O2-Sensor 7 aktiviert ist oder nicht, und in SCHRITTd-2, ob der LAF-Sensor 8 aktiviert ist oder nicht. Der Kraftstoffprozesscontroller 12 entscheidet, ob der stromaufwärtige O2-Sensor 7 aktiviert ist oder nicht, z.B. auf der Basis der Ausgangsspannung des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, und entscheidet, auf der Basis des Widerstands einer Sensorvorrichtung davon, ob der LAF-Sensor 8 aktiviert ist oder nicht.
  • Wenn weder der stromaufwärtige O2-Sensor 7 noch der LAF-Sensor 8 aktiviert ist, dann wird in SCHRITTd-10 der Wert des Flags f/prism/on auf "0" gesetzt, da die erfassten Daten von dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 oder dem LAF-Sensor 8 zur Verwendung durch den Kraftstoffprozesscontroller 12 nicht genau genug sind.
  • Dann entscheidet der Kraftstoffprozesscontroller 12 in SCHRIT-d3, ob der Verbrennungsmotor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch arbeitet oder nicht. Der Kraftstoffprozesscontroller 12 entscheidet in SCHRITTd-4, ob der Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 1 für eine frühzeitige Aktivierung der katalytischen Wandler 3, 4 unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 verzögert ist oder nicht. Der Kraftstoffprozesscontroller 12 entscheidet in SCHRITTd-5, ob das Drosselventil des Verbrennungsmotors 1 vollständig offen ist oder nicht. Der Kraftstoffprozesscontroller 12 entscheidet in SCHRITTd-6, ob die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist oder nicht. Wenn eine der Bedingungen dieser Schritte erfüllt ist, dann wird in SCHRITTd-10 der Wert des Flags f/prism/on auf "0" gesetzt, da es nicht bevorzugt ist, die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 unter Verwendung des vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zu steuern.
  • Der Kraftstoffprozesscontroller 12 entscheidet dann in SCHRITTd-7 bzw. SCHRITTd-8, ob die Drehzahl NE und der Einlassdruck PB des Verbrennungsmotors 1 in jeweilige gegebene Bereiche fallen oder nicht. Wenn entweder die Drehzahl NE oder der Einlassdruck PB nicht in seinen gegebenen Bereich fällt, dann wird in SCHRITTd-10 der Wert des Flags f/prism/on auf "0" gesetzt, da es nicht bevorzugt ist, die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 unter Verwendung des vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD zu steuern.
  • Wenn die Bedingungen von SCHRITTd-1, SCHRITTd-2, SCHRITTd-7, SCHRITTd-8 erfüllt sind und die Bedingungen von SCHRITTd-3, SCHRITTd-4, SCHRITTd-5, SCHRITTd-6 nicht erfüllt sind (in diesen Fällen ist der Verbrennungsmotor 1 im normalen Betrieb), dann wird in SCHRITTd-9 der Wert des Flags f/prism/on auf "1" gesetzt, um das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zur Regelung der Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 1 zu verwenden.
  • In 8 bestimmt der Kraftstoffprozesscontroller 12 in SCHRITTe den Wert des Flags f/prism/on, nachdem der Wert des Flags f/prism/on gesetzt worden ist. Wenn f/prism/on = 1, dann liest der Kraftstoffprozesscontroller 12 in SCHRITTf das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD aus. Wenn f/prism/on = 0, dann setzt der Kraftstoffprozesscontroller 12 in SCHRITTg das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf einen vorbestimmten Wert. Der vorbestimmte Wert, der als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD etabliert werden soll, wird aus der Drehzahl NE und dem Einlassdruck PB des Verbrennungsmotors 1 z.B. unter Verwendung eines vorbestimmten Kennfelds bestimmt.
  • In dem lokalen Rückkopplungsregler 29 berechnen die PID-REgler 35 jeweilige Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF, um Schwankungen zwischen den Zylindern zu eliminieren, auf der Basis von Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen #nA/F der jeweiligen Zylinder, die aus der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 durch den Beobachter 34 geschätzt worden sind, in SCHRITTh. Dann berechnet der allgemeine Rückkopplungsregler 28 in SCHRITTh einen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB.
  • In Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 wählt der Umschalter 33 entweder die vom PID-Regler 30 bestimmte Rückkopplungsstellgröße KLAF oder die Rückkopplungsstellgröße kstr, die durch Dividieren der vom adaptiven Regler 31 bestimmten Rückkopplungsstellgröße KSTR durch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD erzeugt worden ist (normalerweise wählt der Umschalter 33 die Rückkopplungsstellgröße kstr). Der Umschalter 33 gibt dann die gewählte Rückkopplungsstellgröße KLAF oder kstr als Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB aus.
  • Beim Umschalten des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB von der Rückkopplungsstellgröße KLAF vom PID-Regler 30 zur Rückkopplungsstellgröße kstr von dem adaptiven Regler 31 bestimmt der adaptive Regler 31 eine Rückkopplungsstellgröße KSTR in einer Weise, um den Korrekturkoeffizienten KFB auf dem vorangehenden Korrekturkoeffizienten KFB (= KLAF) so lange wie in der Zykluszeit für das Umschalten zu halten, um eine abrupte Änderung des Korrekturkoeffizienten KFB zu vermeiden. Beim Umschalten des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB von der Rückkopplungsstellgröße kstr von dem adaptiven Regler 31 zu der Rückkopplungsstellgröße KLAF von dem PID-Regler 30 berechnet der PID-Regler 30 einen gegenwärtigen Korrekturkoeffizienten KLAF derart, dass die durch sich selbst bestimmte Rückkopplungsstellgröße KLAF in der vorangehenden Zykluszeit als der vorangehende Korrekturkoeffizient KFB (= kstr) berücksichtigt wird.
  • Nachdem der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB berechnet worden ist, berechnet der zweite Korrekturkoeffizientenrechner 12 in SCHRITT] einen zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM in Abhängigkeit von in SCHRITTf oder SCHRITTg bestimmten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnissen KCMD.
  • Dann multipliziert der Kraftstoffprozesscontroller 12 die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tim, die wie oben beschrieben bestimmt ist, mit dem ersten Korrekturkoeffizienten KTOTAL, dem zweiten Korrekturkoeffizienten KCMDM, dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KFB und dem Rückkopplungskorrekturkoeffizienten #nKLAF der jeweiligen Zylinder, unter Bestimmung der Ausgabe der Kraftstoffeinspritzmengen #nTout der jeweiligen Zylinder in SCHRITTk. Die Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout werden dann auf akkumulierte Kraftstoffpartikel an den Einlassrohrwänden des Verbrennungsmotors 1 durch die Kraftstoffakkumulationskorrektoren 36 in SCHRITTm korrigiert. Die korrigierten Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout werden in SCHRITTn den nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzdüsen des Verbrennungsmotors 1 zugeführt.
  • In den Verbrennungsmotor 1 spritzen die Kraftstoffeinspritzdüsen den Kraftstoff in die jeweiligen Zylinder gemäß den jeweiligen Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout ein.
  • Die obige Berechnung der Ausgabekraftstoffeinspritzmengen #nTout und der Kraftstoffeinspritzung des Verbrennungsmotors 1 werden in sukzessiven Zyklen synchron mit der Kurbelwinkelperiode (OT) des Verbrennungsmotors 1 ausgeführt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 zu regeln, um die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 (das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis) zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin zu konvergieren. Während die Rückkopplungsstellgröße kstr von dem adaptiven Regler 31 als der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KFB verwendet wird, wird die Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8 schnell zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD hin mit hoher Stabilität gegenüber Verhaltensänderungen konvergiert, wie etwa Änderungen in den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 1 oder Eigenschaftsänderungen davon. Eine Ansprechverzögerung des Verbrennungsmotors 1 wird ebenfalls geeignet kompensiert.
  • Gleichzeitig mit der obigen Kraftstoffsteuerung für den Verbrennungsmotor 1, d.h. der obigen Einstellung und Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge, führen der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 und der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 jeweilige Hauptroutinen aus, die in 10 und 15 gezeigt sind, in Steuerzyklen einer Dauer, die miteinander synchronisiert sind.
  • Nachfolgend wird zuerst der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 beschrieben.
  • Wie in 10 gezeigt, entscheidet der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 in SCHRITT1, ob sein eigener Prozess (der Prozess des Identifizierers 15, des Schätzers 16 und des Gleitmodusreglers 17) ausgeführt werden soll oder nicht, und setzt einen Wert eines Flags f/rcal, das anzeigt, ob der Prozess ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn der Wert des Flags f/rcal "0" ist, bedeutet dies, dass der Prozess des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 nicht ausgeführt wird, und wenn der Wert des Flags f/rcal "1" ist, bedeutet dies, dass der Prozess des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 ausgeführt werden soll.
  • Die Bestimmungsunterroutine in SCHRITT1 ist im Detail in 11 gezeigt. Wie in 11 gezeigt, entscheidet der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 in SCHRITT1-1, ob der stromabwärtige O2-Sensor 6 aktiviert ist oder nicht, und in SCHRITT1-2, ob der stromaufwärtige O2-Sensor 7 aktiviert ist oder nicht. Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 entscheidet, ob die stromabwärtigen und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7 aktiviert sind oder nicht, auf der Basis der Ausgangsspannungen dieser Sensoren 6, 7.
  • Wenn keiner der stromabwärtigen und stromaufwärtigen O2-Sensoren 6, 7 aktiviert ist, dann wird in SCHRITT1-6 der Wert des Flags f/rcal auf "0" gesetzt, da die Ausgabedaten (erfassten Daten) von den stromauwärtigen und stromabwärtigen O2-Sensoren 6, 7 zur Verwendung durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 nicht genau genug sind. Dann wird, um den Identifizieret 15 zu initialisieren, wie später beschrieben, der Wert eines Flags f/idr/reset, das angibt, ob der Identifizieret 15 initialisiert werden soll oder nicht, in SCHRITT1-7 auf "1" gesetzt. Wenn der Wert des Flags f/idr/reset "1" ist, bedeutet dies, dass der Identifizieret 15 initialisiert werden soll, und wenn der Wert des Flags f/idr/reset "0" ist, bedeutet dies, dass der Identifizieret nicht initialisiert werden soll.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 entscheidet in SCHRITT1-3, ob der Verbrennungsmotor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch arbeitet oder nicht. Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 entscheidet in SCHRITT1-4, ob der Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 1 zur frühzeitigen Aktivierung der katalytischen Wandler 3, 4 unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 verzögert ist oder nicht. Wenn die Bedingungen dieser Schritte erfüllt sind, dann wird in SCHRITT1-6 der Wert des Flags f/rcal auf "0" gesetzt, da das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, das zum Einstellen der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET berechnet ist, für die Kraftstoffsteuerung für den Verbrennungsmotor 1 nicht verwendet wird, und wird in SCHRITT1-7 der Wert des Flags f/idr/reset auf "1" gesetzt, um den Identifizieret 15 zu initialisieren.
  • Wenn die Bedingungen von SCHRITT1-1, SCHRITT1-2 erfüllt sind und die Bedingungen von SCHRITT1-3, SCHRITT1-4 nicht erfüllt sind, dann wird in SCHRITT1-5 der Wert des Flags f/rcal auf "1" gesetzt, um die Solldifferenzausgabe MO2CMD zu dem stromaufwärtigen O2-Sensor 7 zu erzeugen, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren.
  • In 10 entscheidet der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 in SCHRITT2, nach der obigen Bestimmungsunterroutine, ob ein Prozess zum Identifizieren (Aktualisieren) der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 mit dem Identifizieret 15 ausgeführt werden soll oder nicht, und setzt einen Wert eines Flags f/idr/cal, das anzeigt, ob der Prozess zum Identifizieren (Aktualisieren) der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn der Wert des Flags f/idr/cal "0" ist, bedeutet dies, dass der Prozess zum Identifizieren (Aktualisieren) der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 nicht ausgeführt werden soll, und wenn der Wert des Flags f/idr/cal "1" ist, bedeutet dies, dass der Prozess zum Identifizieren (Aktualisieren) der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 ausgeführt werden soll.
  • Die Entscheidungsunterroutine von SCHRITT2 wird wie folgt ausgeführt: Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 entscheidet, ob das Drosselventil des Verbrennungsmotors 1 vollständig offen ist oder nicht und entscheidet auch, ob die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 gestoppt wird oder nicht. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/idr/cal auf "0" gestzt, da es dann unmöglich ist, die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 geeignet einzustellen. Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/idr/cal auf "1" gesetzt, um die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 mit dem Identifizieret 15 zu identifizieren (zu aktualisieren).
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 berechnet die letzte Differenzausgabe RVO2(k) (= RVO2/OUT – RVO2/TARGET) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und die letzte Differenzausgabe MVO2(k) (= MVO2/OUT – MVO2/BASE) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 jeweils mit den Subtrahierern 13, 14 in SCHRITT3. Insbesondere wählen die Subtrahieren 13, 14 die letzten der Zeitseriendaten der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, die im in 8 gezeigten SCHRITTa gelesen und im nicht dargestellten Speicher gespeichert worden sind, und berechnet die Differenzausgaben RVO2(k), MVO2(k). Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 speichert die Differenzausgaben RVO2(k), MVO2 (k) sowie Daten, die in der Vergangenheit berechnet worden sind, in zeitserieller Weise in dem nicht dargestellten Speicher.
  • Dann bestimmt in SCHRITT4 der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 den in SCHRITT1 gesetzten Wert des Flags f/rcal. Wenn der Wert des Flags f/rcal "0" ist, d.h. wenn der Prozess des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 nicht ausgeführt werden soll, dann setzt in SCHRITT12 der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k), die ein Sollwert für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 ist, in dem gegenwärtigen Steuerzyklus zwangsweise aus "0". Dann wird der Prozess in dem gegenwärtigen Steuerzyklus beendet.
  • Wenn in SCHRITT4 der Wert des Flags f/rcal "1" ist, d.h. wenn der Prozess des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 ausgeführt werden soll, dann bewirkt der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 in SCHRITT5 den Prozess des Identifizierers 15.
  • Die Prozessunterroutine von SCHRITT5 ist in 12 im Detail gezeigt.
  • Der Identifizierer 15 bestimmt in SCHRITT5-1 den Wert des in SCHRITT2 gesetzten Flags f/idr/cal. Wenn der Wert des Flags f/idr/cal "0" ist, d.h. wenn das Drosselventil des Verbrennungsmotors 1 vollständig offen ist oder die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 gestoppt wird, dann geht die Steuerung direkt zur in 10 gezeigten Hauptroutine zurück, da der Prozess der Identifzierung der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 mit dem Identifizierer 15 nicht ausgeführt wird.
  • Wenn der Wert des Flags f/idr/cal "1" ist, dann bestimmt der Identifzierer 15 in SCHRITT5-2 den in SCHRITT1 gesetzten Wert des Flags f/idr/reset in Bezug auf die Initialisierung des Identifizierers 15. Wenn der Wert des Flags f/idr/reset "1" ist, wird in SCHRITT5-3 der Identifzierer 15 initialisiert. Wenn der Identifizierer 15 initialisiert ist, werden die identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut auf vorbestimmte Anfangswerte gesetzt (der identifizierte Verstärkungskoeffizientenvektor Θr gemäß der Gleichung (3) wird initialisiert) und die Elemente der Matrix Pr (Diagonalmatrix) gemäß der Gleichung (19) werden auf vorbestimmte Anfangswerte gesetzt. Der Wert des Flags f/idr/reset wird auf "0" rückgesetzt.
  • Dann berechnet der Identifizieret 15 in SCHRITT5-4 die identifizierte Differenzausgabe RVO2(k) Hut aus dem Modell des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 (siehe Gleichung (2), das unter Verwendung der gegenwärtigen identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k1) Hut, ar2(k–1) Hut, br1(k–1) Hut ausgedrückt wird (den im vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Verstärkungskoeffizienten). Insbesondere berechnet der Identifizieret 15 die identifizierte Differenzausgabe RVO2(k) Hut gemäß der Gleichung (2) unter Verwendung der vergangenen Daten RVO2(k–1), RVO2(k–2) der Differenzausgabe RVO2 und der vergangenen Daten MVO2(k–dr–1) der Differenzausgabe MVO2, die in jedem Steuerzyklus in SCHRITT3 berechnet worden sind, sowie der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k–1) Hut, ar2(k–1) Hut, br1(k–1) Hut.
  • Dann berechnet der Identifizieret 15 in SCHRITT5-5 den Vektor Kθr(k), der bei der Bestimmung der neuen identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut zu verwenden sind, gemäß der Gleichung (8). Danach berechnet der Identifizieret 15 in SCHRITT5-6 den identifizierten Fehler id/er (k) (siehe Gleichung (6)).
  • Der in SCHRITT5-6 erhaltene identifizierte Fehler id/er(k) kann grundlegend gemäß der Gleichung (6) berechnet werden. In der vorliegenden Ausführung wird jedoch ein Wert (= RVO2 – RVO2 Hut), der gemäß der Gleichung (6) aus der in jedem Steuerzyklus in SCHRITT3 berechneten Differenzausgabe RVO2 (siehe 10) und der in jedem Steuerzyklus in SCHRITT5-4 berechneten identifizierten Differenzausgabe RVO2 berechnet ist, mit vorbestimmten Frequenzpasscharakteristiken (insbesondere Tiefpasscharakteristiken) gefiltert, um den identifizierten Fehler id/er(k) zu berechnen.
  • Die obige Filterung wird aus den folgenden Gründen ausgeführt: Die Frequenzcharakteristiken von Änderungen in der Ausgabe des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 (der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6) in Bezug auf Änderungen in der Eingabe des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 (der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7) haben allgemein einen hohen Verstärkungsfaktor bei niedrigen Frequenzen, aufgrund des Effekts des zweiten katalytischen Wandlers 4, der in dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 enthalten ist. Daher ist es bevorzugt, dem niederfrequenten Verhalten des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 besondere Aufmerksamkeit zu schenken, um die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 des Modells des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 in Abhängigkeit vom tatsächlichen Verhalten des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 richtig zu identifizieren. Gemäß der vorliegenden Ausführung wird daher der identifizierte Fehler id/er (k) bestimmt, indem der Wert (= RVO2 – RVO2 Hut), der gemäß der Gleichung (6) erhalten wurde, mit Tiefpasscharakteristiken zu filtern.
  • Sowohl die Differenzausgabe RVO2 als auch die identifizierte Differenzausgabe RVO2 Hut können mit den gleichen Frequenzpasscharakteristiken gefiltert werden. Z.B. kann, nachdem die Differenzausgabe RVO2 und die identifizierte Differenzausgabe RVO2 Hut separat gefiltert worden sind, die Gleichung (6) berechnet werden, um den identifizierten Fehler id/er zu bestimmen. Die obere Filterung wird durch einen gleitenden Aufmittelungsprozess durchgeführt, der ein digitaler Filterprozess ist.
  • Nachdem der Identifizierer 15 den identifizierten Fehler id/er(k) bestimmt hat, berechnet der Identifizierer 15 in SCHRITT5-7 einen neuen identifizierten Verstärkungskoeffizientenvektor Θr(k), d.h. neu identifizierte Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1(k) Hut, gemäß der Gleichung (7) unter Verwendung des in SCHRITT5-5 berechneten identifizierten Fehlers id/er(k) und Kθr(k).
  • Nachdem die neu identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1(k) Hut berechnet worden sind, begrenzt der Identifizierer 15 in SCHRITT5-8 die Werte der Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut, um vorbestimmte Bedingungen zu erfüllen. Der Identifizierer 15 aktualisiert in SCHRITT5-9 die Matrix Pr(k) gemäß der Gleichung (9) zur Bearbeitung eines nächtsen Steuerzyklus, wonach die Steuerung zur in 10 gezeigten Hauptroutine zurückkehrt.
  • Der Prozess der Begrenzung der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut in SCHRITT5-8 umfasst einen Prozess zur Begrenzung der Kombination der Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut auf eine bestimmte Kombination, d.h. einen Prozess der Begrenzung eines Punkts (ar1 Hut, ar2 Hut) auf einen vorbestimmten Bereich auf einer Koordinatenebene, die als ihre Komponenten ar1 Hut, ar2 Hut hat, und einen Prozess der Begrenzung des Werts der identifizierten Verstärkungskoeffizienten br1 Hut auf einen vorbestimmten Bereich. Wenn gemäß dem ersteren Prozess der Punkt (ar1(k) Hut, ar2(k) Hut) auf der Koordinatenebene, der durch die in SCHRITT5-7 berechneten identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut bestimmt ist, von dem vorbestimmten Bereich auf der Koordinatenebene abweicht, dann werden die Werte der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut zwangsweise auf die Werte eines Punkts in dem vorbestimmten Bereich begrenzt. Wenn gemäß dem letzteren Prozess der in SCHRITT5-7 berechnete Wert des identifizierten Verstärkungskoeffizienten br1 Hut die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten Bereichs überschreitet, dann wird der Wert des identifizierten Verstärkungskoeffizienten br1 Hut zwangsweise auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten Bereichs begrenzt.
  • Der obige Begrenzungsprozess der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut dient dazu, die Solldifferenzausgabe MO2CMD stabil zu halten, die von dem Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 erzeugt wird.
  • Spezifische Details des Begrenzungsprozesses der identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut sind in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-153051 und der U.S. Patentanmeldung Nr. 09/153300 offenbart und werden daher nachfolgend nicht beschrieben.
  • Oben ist die Prozessroutine von SCHRITT5 für den Identifizierer 15 beschrieben worden.
  • In SCHRITT10 bestimmt der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 in SCHRITTE die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1, nachdem der Prozess des Identifizierers 15 ausgeführt werden ist.
  • Insbesondere wenn der Wert des in SCHRITT2 etablierten Flags f/idr/cal "1" ist, d.h. wenn die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 durch den Identifizierer identifiziert worden sind, dann werden die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 auf die jeweiligen identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1(k) Hut (in SCHRITT5-8) begrenzt, die von dem Identifizierer 15 in SCHRITT5 bestimmt worden sind, gesetzt. Wenn f/idr/cal = 0, d.h. wenn die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 von dem Identifizierer 15 nicht identifiziert worden sind, dann werden die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 auf jeweilige vorbestimmte Werte gesetzt. Die vorbestimmten Werte, auf die die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 gesetzt werden sollen, wenn f/idr/cal = 0, d.h. wenn das Drosselventil des Verbrennungsmotors 1 vollständig offen ist oder wenn die Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors 1 gestoppt worden ist, können vorbestimmte Festwerte sein. Wenn jedoch der Zustand, in dem f/idr/cal = 0, vorübergehend ist, d.h. wenn der vom Identifizierer 15 ausgeführte Identifizierungsprozess vorübergehend unterbrochen wird, dann können die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 auf die identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 Hut, ar2 Hut, br1 Hut gesetzt werden, die durch den Identifizierer 15 bestimmt worden sind, unmittelbar bevor das Flag f/idr/cal 0 wird.
  • Dann bewirkt der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 eine Prozessoperation des Schätzers 16 in der in 10 gezeigten Hauptroutine, d.h. er berechnet die geschätzte Dilferenzausgabe RVO2(k+dr) Balken, die ein Schätzwert für die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen Sensors 6 ist, nach der Gesamttotzeit dr ab dem gegenwärtigen Steuerzyklus, sowie die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken, die ein zeitweiliger Schätzwert für die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 in einem Steuerzyklus zuvor ist, in SCHRITT7.
  • Insbesondere berechnet der Schätzer 16 die Koeffizienten αr1, αr2, βr(j) (j = 1, 2,..., dr), die in der Gleichung (12) zu verwenden sind, sowie die Koeffizienten αr1 p, αr2p, βrp(j) (j = 1, 2,..., dr+1), die in der Gleichung (51) zu verwenden sind, unter Verwendung der in SCHRITTE bestimmten Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 (diese Werte sind grundlegend die identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1(k) Hut, die im in 12 gezeigten SCHRITT5-8 begrenzt worden sind) gemäß den Definitionen in den Gleichungen (11), (51).
  • Da βr(j) = βrp(j) (j = 1, 2,..., dr), brauchen die Koeffizienten βr(j) (j = 1, 2,..., dr) nicht einzeln berechnet werden, da sie automatisch berechnet werden, sobald die Koeffizienten βrp(j) (j = 1, 2,..., dr) berechnet werden.
  • Dann berechnet der Schätzer 16 die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken (den Schätzwert der Differenzausgabe RVO2 nach der Gesamttotzeit dr ab der Zeit des gegenwärtigen Steuerzyklus) gemäß der Gleichung (12) unter Verwendung zweier Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) und den (dr1+1) Zeitseriendaten MVO2(k), MVO2(k–1),..., MVO2(k–dr1) seit vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, die in jedem Steuerzyklus im in 10 gezeigten SCHRITT3 berechnet werden, der (in SCHRITT12 oder SCHRITT11 vor dem vorangehenden Steuerzyklus erhaltenen)(dr2–1) Zeitseriendaten MO2CMD(k–1),..., MO2CMD(k–dr2+1) der Solldifferenzausgabe MO2CMD, die in den vergangenen Steuerzyklen durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 bestimmt sind, sowie der Koeffizienten αr1, αr2, βr(j) (j = 1, 2,..., dr), die wie oben beschrieben berechnet sind.
  • Ähnlich berechnet der Schätzer 16 die zeitweilig geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken (den zeitweilig geschätzten Wert der Differenzausgabe RVO2 nach Ablauf einer Zeit, die um einen Zyklus länger ist als die Gesamttotzeit dr, ab der Zeit des gegenwärtigen Steuerzyklus) gemäß der Gleichung (15) unter Verwendung der Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) und MVO2(k), MVO2(k–1),..., MVO2(k–dr1), MVO2(k–dr1–1) der jeweiligen Differenzausgaben RVO2, MVO2 vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus, der Zeitseriendaten MO2CMD(k–1),..., MO2CMD(k–dr2+1) der Solldifferenzausgabe MO2CMD in dem vergangenen Steuerzyklus, sowie der Koeffizienten αr1p, αr2p, βrp(j) (j = 1, 2,..., dr+1), die wie oben beschrieben berechnet sind.
  • Die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken und die zeitweilige geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken, die wie oben beschrieben berechnet worden sind, werden auf einen vorbestimmten zulässigen Bereich begrenzt, um zu verhindern, dass ihre Werte zu groß oder zu klein werden. Wenn deren Werte die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreiten, werden sie zwangsweise auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs gesetzt. Auf diese Weise werden schließlich die Werte der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken und der zeitweiligen geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken bestimmt. Gewöhnlich werden jedoch die Werte, die jeweils gemäß den Gleichungen (12), (51) berechnet sind, jeweils zu der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken und der zeitweilig geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken.
  • Nachdem der Schätzer 16 die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken und die zeitweilige geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) Balken für den stromabwärtigen O2-Sensor 6 bestimmt hat, berechnet der Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k), die ein Sollwert für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 in dem gegenwärtigen Steuerzyklus ist, sowie die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1), die ein zeitweiliger Sollwert in einem Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus ist, in SCHRITT8.
  • Die Berechnungsunterroutine von SCHRITT8 ist im Detail in 13 gezeigt.
  • Wie in 13 gezeigt, berechnet der Gleitmodusregler 17 einen Wert σ1 (k+dr) Balken (entsprechend einem Schätzwert nach der Gesamttotzeit dr der Umschaltfunktion σ1, definiert gemäß Gleichung (13)) der Umschaltfunktion σ1, die gemäß der Gleichung (23) definiert ist, nach der Gesamttotzeit dr auf den gegenwärtigen Steuerzyklus sowie einen Wert σ1(k+dr+1) Balken (entsprechend einem Schätzwert nach der Zeit von (dr+1) Steuerzyklen der Umschaltfunktion σ1) der Umschaltfunktion σ1 Balken in einem Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus in SCHRITT8-1.
  • Hiebei wird der Wert der Umschaltfunktion σ1(k+dr) Balken gemäß der Gleichung (23) berechnet, unter Verwendung des gegenwärtigen Werts RVO2 (k+dr) Balken und des vorangehenden Werts RVO2(k+dr–1) Balken (genauer gesagt, ihrer begrenzten Werte) der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken, die gemäß der Gleichung (12) durch den Schätzer 16 in SCHRITT7 bestimmte wurde.
  • Der Wert der Umschaltfunktion σ1(k+dr+1) Balken wird gemäß der Gleichung (23) berechnet, unter Verwendung des gegenwärtigen Werts RVO2(k+dr+1) Balken der zeitweiligen geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken, die gemäß der Gleichung (51) durch den Schätzer 16 in SCHRITT7 bestimmt ist, und des gegenwärtigen Werts RVO2(k+dr) Balken der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken, die gemäß der Gleichung (12) bestimmt ist.
  • Wenn die Umschaltfunktion σ1, ob sie nun die Umschaltfunktion σ1(k+dr) Balken oder die Umschaltfunktion σ1(k+dr+1) Balken ist, zu groß ist, dann ist der Wert der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch, der in Abhängigkeit vom Wert der Umschaltfunktion σ1 bestimmt wird, tendenziell zu groß und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp ändert sich tendenziell abrupt, was die Solldifferenzausgabe MO2CMD ungeeignet macht, die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 stabil auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren. Gemäß der vorliegenden Ausführung wird daher der Wert der Umschaltfunktion σ1 so bestimmt, dass er in einen vorbestimmten zulässigen Bereich fällt, und wenn der Wert von σ1 Balken, der gemäß der Gleichung (23) bestimmt ist, die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreitet, dann wird der Wert von σ1 Balken zwangsweise auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs gesetzt.
  • Dann addiert der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT8-2 akkumulativ das Produkt σ1(k+dr) Balken · ΔT des Werts der Umschaltfunktion σ1(k+dr) Balken, der in jedem Steuerzyklus berechnet wird, und der Dauer ΔT (Konstantendauer) der Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10, d.h. addiert das Produkt σ1(k+dr) Balken · ΔT des im gegenwärtigen Steuerzyklus berechneten σ1(k+dr) Balken und der Dauer ΔT im vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Summe, um hierdurch einen Integralwert (nachfolgend als "Integralwert Sg1(k+dr)" bezeichnet) des σ1 Balken zu berechnen, der das berechnete Ergebnis des Terms Σ(σ1 Balken · ΔT) in Gleichung (25) ist. Danach addiert der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT8-3 die Umschaltfunktion σ1(k+dr+1) Balken, die wie oben beschrieben in dem gegenwärtigen Steuerzyklus berechnet ist, zu dem Integralwert Sg1(k+dr), um hierdurch einen Integralwert (nachfolgend als "Integralwert Sg1(k+dr+1)" bezeichnet) des σ1 Balken zu berechnen, der das berechnete Ergebnis des Terms Σ(σ1 Balken · ΔT) ist, in Gleichung (54).
  • Um zu verhindern, dass die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp, die in Abhängigkeit von entweder dem Integralwert Sg1(k+dr) oder/und dem Integralwert Sg1(k+dr+1) bestimmt ist, zu groß wird, wird der Integralwert Sg1 so bestimmt, dass er in einen vorbestimmten zulässigen Bereich fällt. Wenn der durch die obige akkumulative Addition bestimmte Integralwert Sg1 die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreitet, dann wird der Integralwert Sg1 zwangsweise auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs gesetzt.
  • Die Integralwerte Sg1(k+dr), Sg1(k+dr+1) bleiben auf den gegenwärtigen Werten (den in dem vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Werten), wenn das in SCHRITTd in 8 bestimmte Flag f/prism/on "0" ist, d.h. wenn das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis KCMD von dem Kraftstoffprozesscontroller 12 nicht benutzt wird.
  • Dann berechnet der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT8-4 die äquivalente Regeleingabe U1eq(k), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k) und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k) entsprechend dem gegenwärtigen Steuerzyklus gemäß den Gleichungen (22), (24), (25) unter Verwendung des gegenwärtigen Werts RVO2(k+dr) Balken und des vorangehenden Werts RVO2(k+dr–1) Balken der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken, die gemäß Gleichung (12) durch den Schätzer 16 in SCHRITT7 bestimmt ist, der Umschaltfunktion σ1(k+dr) Balken und des Integralwerts Sg1(k+dr), die jeweils in SCHRITT8-1, SCHRITT8-2 in dem gegenwärtigen Steuerzyklus bestimmt worden sind, sowie der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1, die in SCHRITT6 bestimmt worden sind (diese Werte sind grundlegend die identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1(k) Hut, ar2(k) Hut, br1 Hut, die durch den Identifizierer 15 in SCHRITT5 im gegenwärtigen Steuerzyklus bestimmt werden).
  • Der Gleitmodusregler 17 berechnet in SCHRITT8-5 die äquivalente Regeleingabe U1eq(k+1), der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k+1) sowie die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k+1) in einem Steuerzyklus vor dem gegenwärtigen Steuerzylus gemäß den jeweiligen Gleichungen (52), (53), (54) unter Verwendung des gegenwärtigen Werts RVO2(k+dr+1) Balken der zweitwelligen geschätzen Differenzausgabe RVO2 Balken, die gemäß der Gleichung (51) durch dem Schätzer 16 in SCHRITT7 bestimmt ist, des gegenwärtigen Werts RVO2(k+dr) Balken der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken, die gemäß der Gleichung (12) bestimmt ist, der Umschaltfunktion σ1 (k+dr+1) Balken und des Integralwerts Sg1(k+dr+1), die jeweils in SCHRITT8-1, SCHRITT8-3 in dem gegenwärtigen Steuerzyklus bestimmt worden sind, sowie der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1, die in SCHRITTE bestimmt sind.
  • Der Gleitmodusregler 17 addiert in SCHRITT8-6 die äquivalente Regeleingabe U1eq(k), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k) und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k), die in SCHRITT8-4 bestimmt sind, gemäß der Gleichung (15), um hierdurch eine Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) im gegenwärtigen Steuerzyklus zu berechnen, d.h. eine Regeleingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren.
  • Ähnlich addiert der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT8-7 die äquivalente Regeleingabe U1eq(k+1), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k+1) und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k+1), die in SCHRITT8-5 bestimmt sind, gemäß der Gleichung (55), um hierdurch eine zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) zu berechnen, die die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD im nächsten Steuerzyklus ist.
  • Details der Prozesssequenz des Gleitmodusreglers 17 in SCHRITT8 sind oben beschrieben.
  • In 10 führt der Gleitmodusregler 17 einen Prozess zur Bestimmung der Stabilität des vom Gleitmodusregler 17 ausgeführten Gleitmodusregelprozesses aus, insbesondere der Stabilität eines Regelzustands (nachfolgend als "RSLD-Regelzustand" bezeichnet) der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf der Basis des adaptiven Gleitmodusregelprozesses, und setzt in SCHRITT9 einen Wert eines Flags f/rstb, das anzeigt, ob der RSLD-Regelzustand stabil ist oder nicht.
  • Der Prozess der Bestimmung der Stabilität des adaptiven Gleitmodusregelprozesses wird gemäß einem in 14 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt.
  • Wie in 14 gezeigt, berechnet der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT9-1 eine Differenz Δσ1 Balken (entsprechend einer Änderungsrate der Umschaltfunktion σ1 Balken zwischen dem gegenwärtigen Wert σ1(k+dr) Balken und dem vorangehenden Wert σ1(k+dr–1) Balken der in SCHRITT8-1 berechneten Umschaltfunktion σ1 Balken.
  • Dann bestimmt der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT9-2, ob ein Produkt Δσ1 Balken · σ1(k+dr) Balken (entsprechend dem zeitdifferenzierten Wert einer Lyapunov-Funktion σ Balken 2/2 in Bezug auf σ Balken) der Differenz Δσ1 Balken und des gegenwärtigen Werts σ(k+dr) Balken der Umschaltfunktion σ1 Balken gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ε1 (> 0) ist oder nicht.
  • Das Produkt Δσ1 Balken · σ1(k+dr) Balken (nachfolgend als "Stabilitätsbestimmungsparameter Prstb bezeichnet) wird nachfolgend beschrieben. Wenn der Stabilitätsbestimmungsparameter Prstb > 0 ist, ändert sich der Wert der Umschaltfunktion σ Balken grundlegend von "0" weg. Wenn der Stabilitätsbestimmungsparameter Prstb ≤ 0 ist, wird der Wert der Umschaltfunktion σ Balken grundlegend auf "0" konvergiert, um in dem Gleitmodusregelprozess die Regelgröße stabil auf den Sollwert zu konvergieren, ist es allgemein notwendig, dass der Wert der Umschaltfunktion stabil auf "0" konvergiert wird. Daher kann bestimmt werden, ob der RSLD-Regelzustand stabil oder unstabil ist, in Abhängigkeit davon, ob der Wert des Stabilitätsbestimmungsparameters Prstb gleich oder kleiner als "0" ist oder nicht.
  • Wenn jedoch die Stabilität des RSLD-Regelzustands durch Vergleich des Werts des Stabilitätsbestimmungsparameters Prstb mit "0" bewertet wird, dann wird die Bestimmungsstabilität nur beeinflusst, wenn die Umschaltfunktion σ1 Balken leichtes Rauschen enthält.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführung hat der vorbestimmte Wert ε1, der mit dem Stabilitätsbestimmungsparameter Prstb (= Δσ Balken · σ(k+dr) Balken) zu vergleichen ist, einen positiven Wert, der etwas größer ist als "0".
  • Wenn in SCHRITT9-2 Prstb > ε1, dann wird der RSLD-Regelzustand als unstabil bewertet, und wird in SCHRITT9-4 der Wert eines Zeitzählers trm (Herunterzähltimers) auf einen vorbestimmten Anfangswert TRM gesetzt (der Zeitzähler trm wird gestartet), um den Prozessbetrieb des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 unter Verwendung der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) und der zweitwelligen Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1), die in SCHRITT8 berechnet sind, für eine vorbestimmte Zeit zu unterbinden. Danach wird in SCHRITT9-5 der Wert des Flags f/rstb auf "0" gesetzt (das Flag f/rstb = 0 repräsentiert, dass der RSLD-Regelzustand unstabil ist). Danach kehrt die Steuerung zur in 10 gezeigten Hauptroutine zurück.
  • Wenn in SCHRITT9-2 Prstb ≤ ε1, dann entscheidet der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT9-3, ob der gegenwärtige Wert σ1(k+dr) Balken der Umschaltfunktion σ1 Balken in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht.
  • Wenn der gegenwärtige Wert σ1(k+dr) Balken der Umschaltfunktion σ1 Balken nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, dann kann, da der gegenwärtige Wert σ1(k+dr) Balken der Umschaltfunktion σ1 Balken einen großen Abstand von "0" hat, daher die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) oder die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1), die in SCHRITT8 bestimmt sind, möglicherweise ungeeignet sein, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 stabil auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren. Wenn daher in SCHRITT9-3 der gegenwärtige Wert σ1(k+dr) Balken der Umschaltfunktion σ1 nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, dann wird der RSLD-Regelzustand als unstabil bewertet, und es wird der Prozess von SCHRITT9-4 und SCHRITT9-5 ausgeführt, um den Zeitzähler trm zu starten und den Wert des Flags f/rstb auf "0" zu setzen.
  • Weil im Prozess von SCHRITT8-1, der von dem Gleitmodusregler 17 ausgeführt wird, der Wert der Umschaltfunktion σ1 Balken begrenzt wird, kann der Bewertungsprozess von SCHRITT9-3 weggelassen werden.
  • Wenn in SCHRITT9-3 der gegenwärtige Wert σ1(k+dr) Balken der Umschaltfunktion σ1 Balken in den vorbestimmten Bereich fällt, dann zählt der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT9-6 den Zeitzähler trm für eine vorbestimmte Zeit Δtrm herab. Der Gleitmodusregler 17 entscheidet dann in SCHRITT9-7, ob der Wert des Zeitzählers trm gleich oder kleiner als "0" ist oder nicht, d.h. ob eine dem Anfangswert TRM entsprechende Zeit seit dem Start des Zeitzählers trm abgelaufen ist oder nicht.
  • Wenn trm > 0, d.h. wenn der Zeitzähler trm die Zeit noch immer misst und seine Setzzeit noch nicht abgelaufen ist, dann wird der RSLD-Regelzustand tendenziell unstabil, da keine wesentliche Zeit abgelaufen ist, seit der RSLD-Regelzustand in SCHRITT9-2 oder SCHRITT9-3 als unstabil gewertet wurde. Daher wird in SCHRITT9-5 der Wert des Flags f/rstb auf "0" gesetzt.
  • Wenn in SCHRITT9-7 trm ≤ 0, d.h. wenn die Setzzeit des Zeitzählers trm abgelaufen ist, dann wird der RSLD-Regelzustand als stabil gewertet, und der Wert des Flags f/rstb wird in SCHRITT9-8 auf "1" gesetzt (das Flag f/rstb = 1 repräsentiert, dass der RSLD-Regelzustand stabil ist).
  • Der Gleitmodusregler 17 bestimmt die Stabilität des RSLD-Regelzustands gemäß der in 14 gezeigten Unterroutine. Wenn der RSLD-Regelzustand als unstabil gewertet wird, dann wird der Wert des Flags f/rstb auf "0" gesetzt, und wenn der RSLD-Regelzustand als stabil gewertet wird, dann wird der Wert des Flags f/rstb auf "1" gesetzt.
  • Der obige Prozess der Bestimmung der Stabilität des RSLD-Regelzustands ist als Beispiel erläutert worden. Jedoch kann die Stabilität des RSLD-Regelzustands durch einen anderen Prozess bestimmt werden. Z.B. kann die Frequenz bestimmt werden, mit der der Wert des Stabilitätsbestimmungsparameters Prstb größer ist als der vorbestimmte Wert ε1 in jeder vorbestimmten Dauer, die länger ist als die Steuerzyklen. Wenn die Frequenz einen vorbestimmten Wert überschreitet, dann kann der RSLD-Regelzustand als unstabil gewertet werden. Anderenfalls kann der RSLD-Regelzustand als stabil gewertet werden.
  • Zurück zu 10. Nachdem ein Wert des Flags f/rstb, das die Stabilität des RSLD-Regelzustands anzeigt, gesetzt worden ist, bestimmt der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT10 den Werts des Flags f/rstb. Wenn der Wert des Flags f/rstb "1" ist, d.h. wenn der RSLD-Regelzustand als stabil gewertet wird, dann begrenzt der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT11 die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) und die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1), die in SCHRITT8 bestimmt sind, in dem gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • Insbesondere bestimmt der Gleitmodusregler 17, ob der Wert jeweils der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) und der zeitweiligen Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in einen vorbestimmten zulässigen Bereich fällt oder nicht. Wenn der Wert jeweils der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) und der zweitwelligen Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in den vorbestimmten zulässigen Bereich fällt, dann begrenzt der Gleitmodusregler 17 zwangsweise des Wert jeweils der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) und der zeitweiligen Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs.
  • Wenn in SCHRITT10 f/rstb = 0, d.h. wenn der RSLD-Regelzustand als unstabil gewertet wird, dann setzt der Gleitmodusregler 17 in SCHRITT12 den Wert der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus auf "0".
  • Details der Prozesssequenz des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 sind oben beschrieben worden.
  • Die schließlich in jedem Steuerzyklus in SCHRITT11 oder SCHRITT12 bestimmte Solldifferenzausgabe MO2CMD wird als Zeitseriendaten für die jeweiligen Steuerzyklen in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert und wird in SCHRITT7 in der Prozessoperation des Schätzers 16 verwendet. Von der gespeicherten Solldifferenzausgabe MO2CMD werden die gegenwärtigen und vorangehenden Werte MO2CMD(k), MO2CMD(k+1) zusammen mit dem gegenwärtigen Wert MO2CMD(k+1) der zeitweiligen Solldifferenzausgabe MO2CMD zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 gegeben.
  • Nachfolgend wird nun der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 beschrieben. Basisdetails der Prozesssequenz des stromauufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 sind mit jenen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 identisch.
  • Wie in 15 gezeigt, entscheidet der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT21, ob sein eigener Prozess (der Prozess des Identifizierers 20, des Schätzers 21 und des Gleitmodusreglers 22) ausgeführt werden soll oder nicht, und setzt einen Wert eines Flags f/mcal, das anzeigt, ob der Prozess ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn der Wert des Flags f/mcal "0" ist, bedeutet dies, dass der Prozess des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 nicht ausgeführt werden soll, und wenn der Wert des Flags f/mcal "1" bedeutet dies, dass der Prozess des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 asugeführt werden soll.
  • Die Entscheidungsunterroutine in SCHRITT1 ist im Detail in 16 gezeigt. Wie in 16 gezeigt, entscheidet der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT21-1, ob der stromaufwärtige O2-Sensor 7 aktiviert ist oder nicht, und in SCHRITT21-2, ob der LAF-Sensor 8 aktiviert ist oder nicht, und in der gleichen Weise wie dem Prozess von SCHRITT1-1 wird der SCHRITT1-2 durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 ausgeführt.
  • Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 entscheidet in SCHRITT21-3, ob der Verbrennungsmotor 1 mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch arbeitet oder nicht. Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 entscheidet in SCHRITT21-4, ob die Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 für eine frühe Aktivierung der katalytischen Wandler 3, 4 unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors 1 verzögert ist oder nicht.
  • Wenn die Bedingungen von SCHRITT21-1, SCHRITT21-2 nicht erfüllt sind und wenn die Bedingungen von SCHRITT21-3, SCHRITT21-4 erfüllt sind, dann wird in SCHRITT21-6 das Flag f/mcal auf "0" gesetzt, um den Prozess des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 nicht auszuführen. Um dann den Identifizierer 20 zu initialisieren, wird in SCHRITT21-7 der Wert eines Flags f/idm/reset, das anzeigt, ob der Identifizierer 20 initialisiert werden soll oder nicht, auf "1" gesetzt. Wenn der Wert des Flags f/idm/reset "1" ist, bedeutet dies, dass der Identifizierer 20 initialisiert werden soll, und wenn der Wert des Flags f/idm/reset "0" ist, bedeutet dies, dass der Identifizierer 20 nicht initialisiert werden soll.
  • Wenn die Bedingungen von SCHRITT21-1, SCHRITT21-2 erfüllt sind, und wenn die Bedingungen von SCHRITT21-3, SCHRITT21-4 nicht erfüllt sind, dann wird in SCHRITT21-5 das Flag f/mcal auf "1" gesetzt, um den Prozess des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 auszuführen, d.h. um das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu erzeugen.
  • In 15 nach der obigen Entscheidungsunterroutine entscheidet der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT22, ob ein Prozess der Identifzierung (Aktualisierung) der Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 mit dem Identifizierer 20 ausgeführt werden soll oder nicht, und setzt einen Wert eines Flags f/idm/cal, das anzeigt, ob der Prozess der Identifizierung (Aktualisierung) der Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 ausgeführt werden soll oder nicht.
  • Die Entscheidungsunterroutine von SCHRITT22 wird wie folgt ausgeführt: Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 entscheidet, ob das Drosselventil des Verbrennungsmotors 1 vollständig offen ist oder nicht, und entscheidet auch, ob die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist oder nicht. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/idm/cal auf "0" gesetzt. Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann wird der Wert des Flags f/idm/cal auf "1" gesetzt, um die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 mit dem Identifizieren 20 zu identifizien.
  • Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 berechnet die letzte Differenzausgabe MVO2(k) = MVO2/OUT – MVO2/BASE) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und der letzten Differenzausgabe kact(k) = (KACT – FLAF/BASE) des LAF-Sensors 8 jeweils mit den Subtrahierern 18, 19 in SCHIRTT 23. Insbesondere wählen die Subtrahierer 18, 19 die letzten der Zeitseriendaten der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8, die im in 8 gezeigten SCHRITTa gelesen und in dem nicht dargestellten Speicher gespeichert wurden, und berechnen die Differenzausgaben MVO2(k), kact(k). Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 speichert die Differenzausgaben MVO2(k), kact(k) sowie die in der Vergangenheit berechneten Daten in zeitserieller Weise in dem nicht dargestellten Speicher.
  • Dann bestimmt in SCHRITT24 der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 den in SCHRITT21 gesetzten Wert des Flags f/mcal. Wenn der Wert des Flags f/mcal "0" ist, d.h. wenn der Prozess des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 nicht ausgeführt werden soll, dann setzt der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT33 das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) im gegenwärtigen Steuerzyklus zwangsweise auf einen vorbestimmten Wert. Der vorbestimmte Wert in SCHRITT33 kann ein vorbestimmter Festwert (z.B. "0") sein oder der Wert des im vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd.
  • Wenn das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) auf den vorbestimmten Wert gesetzt ist, dann addiert der Addierer 23 in dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT32 den Luft-Kraftstoff-Verhältnisreferenzwert FLAF/BASE zu dem Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k), um hierdurch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) im gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen. Dann wird der Prozess des gegenwärtigen Steuerzyklus beendet.
  • Wenn in SCHRITT24 der Wert des Flags f/mal "1" ist, d.h. wenn der Prozess des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 ausgeführt werden soll, dann bewirkt der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT25 den Prozess des Identifizierers 20.
  • Der Prozess der Unterrountine von SCHRITT25 ist im Detail in 17 gezeigt. Der Prozess des Identifizierers 20 ist der gleiche wie der Prozess des Identifizierers 15 in dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 und wird daher nachfolgend kurz beschrieben. Grundlegend berechnet der Identifizierer 20 die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1(k) Hut, am2(k) Hut, bm1(k) Hut in dem gegenwärtigen Steuerzyklus in SCHRITT25-4, SCHRITT25-5, SCHRITT25-6, SCHRITT25-7.
  • In SCHRITT25-4 berechnet der Identifizierer 20 die identifizierte Differenzausgabe MVO2(k) Hut gemäß Gleichung (27) unter Verwendung der vergangenen Daten MVO2(k–1), MVO2(k–2) der Differenzausgabe MVO2 und der vergangenen Daten kact(k–dm1–1) der Differenzausgabe kact, die in jedem Steuerzyklus in SCHRITT23 berechnet sind, und der identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1(k–1) Hut, am2(k–1) Hut, bm1(k–1) Hut, die in dem vorhergehenden Steuerzyklus bestimmt sind.
  • In SCHRITT25-5 berechnet der Identifizierer 20 den Vektor κθm gemäß der Gleichung (32).
  • In SCHRITT25-6 berechnet der Identifizierer 20 den identifizierten Fehler id/em (k) durch Filtern eines Werts, der gemäß der Gleichung (28) aus der Differenzausgabe MVO2 und der identifizierten Differenzausgabe MVO2 Hut berechnet worden ist, mit vorbestimmten Frequenzpasscharakteristiken (insbesondere Tiefpasscharakteristiken). Die Filterfrequenzpasscharakteristiken werden im Hinblick auf die Frequenzcharakteristiken des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 bestimmt, das den ersten katalytischen Wandler 3 enthält, und braucht nicht notwendigerweise gleich den Filterfrequenzpasscharakteristiken sein, die von dem Identifizierer 15 in dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 verwendet werden.
  • In SCHRITT25-7 berechnet der Identifizierer 20 identifizierte Verstärkungskoeffizienten am1(k) Hut, am2(k) Hut, bm1(k) Hut gemäß der Gleichung (29) unter Verwendung des identifizierten Fehlers id/em(k) und κθm (k). Der Identifizierer 20 begrenzt in SCHRITT25-8 die Kombination der identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1(k) Hut, am2(k) Hut auf eine bestimmte Kombination und begrenzt auch den identifizierten Verstärkungskoeffizienten bm1(k) Hut auf einen vorbestimmten Bereich, um schließlich die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1(k) Hut, am2(k) Hut, bm1(k) Hut im gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen.
  • Wenn der in SCHIRTT22 gesetzte Wert des Flags f/idm/cal "0" ist, d.h. wenn das Drosselventil des Verbrennungsmotors 1 vollständig offen ist oder die Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor 1 gestoppt ist, dann wird der obige Prozess des Identifizierers 20 nicht ausgeführt (NEIN in SCHRITT25-1). Wenn der Wert des Flags f/idm/reset in Bezug auf die Initialisierung des Identifizierers 20 "1" ist (JA in SCHRITT25-2), wird in SCHRITT25-3 der Identifizierer 20 initialisiert, um die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut zu initialisieren. In SCHRITT25-8, SCHRITT25-9 wird die Matrix Pm(k) gemäß der Gleichung (33) für den Prozess des nächsten Steuerzyklus aktualisiert.
  • In der in 15 gezeigten Hauptroutine bestimmt, nachdem der Prozess des Identifizierers 20 ausgeführt ist, der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT26 die Werte der Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1.
  • Insbesondere, wenn der Wert des Flags f/idm/cal "1" ist, d.h. wenn die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 durch den Identifizierer 25 bestimmt worden sind, dann werden die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 in SCHRITT25 auf die jeweiligen identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1(k) Hut, am2(k) Hut, bm1(k) Hut, die durch den Identifizierer 20 bestimmt sind, gesetzt. Wenn f/idm/cal = 0, d.h. wenn die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 durch den Identifizierer 20 nicht bestimmt worden sind, dann werden die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 auf jeweilige vorbestimmte Werte gesetzt. Diese vorbestimmten Werte können vorbestimmte Festwerte sein. Wenn jedoch der Zustand, in dem f/idm/cal = 0 vorübergehend ist, d.h. wenn der vom Identifizierer 20 ausgeführte Identifizierungsprozess vorübergehend unterbrochen wird, dann können die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1 auf die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1 Hut, am2 Hut, bm1 Hut gesetzt werden, die von dem Identifizierer 20 bestimmt sind, unmittelbar bevor das Flag f/idm/cal 0 wird.
  • Dann bewirkt der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT27 eine Systemoperation des Schätzers 21, d.h. er berechnet die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken, die ein geschätzter Wert für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 nach der Gesamttotzeit dm ab dem gegenwärtigen Steuerzyklus ist.
  • Insbesondere berechnet der Schätzer 21 die Koeffizienten αm1, αm2, βm(j) (j = 1, 2,..., dm), die in der Gleichung (36) zu verwenden sind, unter Verwendung der Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1, die in SCHRITT26 bestimmt sind (diese Werte sind grundlegend die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1(k) Hut, am2(k) Hut, bm1(k) Hut, die in SCHRITT25-8 begrenzt worden sind), gemäß der Definition in der Gleichung (35).
  • Dann berechnet der Schätzer 21 die geschätzte Differenzausgabe MVO2 (k+dm) Balken (den Schätzwert der Differenzausgabe MVO2 nach der Gesamttotzeit dm ab der Zeit des gegenwärtigen Steuerzyklus) gemäß der Gleichung (36) unter Verwendung der zwei Zeitseriendaten MVO2(k), MVO2(k–1) und der (dm1 +1) Zeitseriendaten kact(k), kact(k–1),..., kact(k–dm1) von vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und der Differenzausgabe kact des LAF-Sensors 8, die in jedem Steuerzyklus im in 15 gezeigten SCHRITT23 berechnet werden, der (dm2–1) Zeitseriendaten kcmd(k–1),..., kcmd(k–dm2+1) (die in SCHRITT33 oder SCHRITT31 vor dem gegenwärtigen Steuerzyklus erhalten sind) des Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd, das in den vergangenen Steuerzyklen durch den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 bestimmt ist, sowie der Koeffizienten am1, am2, βm (j) (j = 1, 2,..., dm), die wie oben beschrieben berechnet sind.
  • Die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dm), die wie oben beschrieben berechnet worden ist, wird auf einen vorbestimmten zulässigen Bereich begrenzt, um zu verhindern, dass sein Wert zu groß oder zu klein wird. Wenn sein Wert die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreitet, wird er zwangsweise auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs gesetzt. Auf diese Weise wird schließlich der Wert der geschätzten Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken bestimmt. Gewöhnlich wird jedoch der gemäß der Gleichung (36) berechnete Wert zur geschätzten Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken.
  • Nachdem der Schätzer 21 die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken für den stromaufwärtigen O2-Sensor 7 bestimmt hat, berechnet der Gleitmodusregler 22 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 in SCHRITT28 die Solldifferenzausgabe kcmd(k) im gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • Die Berechnungsunterroutine von SCHRITT28 ist im Detail in 18 gezeigt.
  • Der Gleitmodusregler 22 bestimmt die Werte der Flags f/rcal, f/rstb, die jeweils in SCHRITT1, SCHRITTS (10) von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 gesetzt sind, jeweils in SCHRITT28-1, SCHRITT28-2.
  • Wenn f/rcal = 1 und f/rstb = 1, d.h. wenn der Prozess des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 normal durchgeführt wird und der RSLD-Regelzustand als stabil (normal) gewertet wird, dann berechnet der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT28-3 den Wert σ2(k+dm) Balken der Umschaltfunktion σ2 Balken, die gemäß der Gleichung (47) definiert ist, nach der Gesamttotzeit dm ab dem gegenwärtigen Steuerzyklus (der Wert σ2(k+dm) Balken entspricht einem Schätzwert nach der Gesamttotzeit dm der Umschaltfunktion σ2, die gemäß Gleichung (38) definiert ist) gemäß der Gleichung (47) unter Verwendung der Solldifferenzausgaben MO2CMD(k), MO2CMD(k–1), die in den gegenwärtigen und vorangehenden Steuerzyklen von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt sind.
  • Beim Berechnen des Werts σ2(k+dm) Balken der Umschaltfunktion σ2 Balken werden der gegenwärtige Wert MVO2(k+dm) Balken und der vorangehende Wert MVO2(k+dm–1) Balken der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken, die gemäß der Gleichung (36) durch den Schätzer 21 in SCHRITT27 bestimmt sind, genauer gesagt die begrenzten Werte dieser Werte, verwendet.
  • Wenn in SCHRITT28-1 f/rcal = 0, dann kann, da der Prozess des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 nicht ausgeführt wird, der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 die Zeitseriendaten der Solldifferenzausgabe MO2CMD nicht richtig erzeugen. Da in diesem Fall in SCHRITT21 das Flag f/mcal auf "1" gesetzt ist, ist die Situation, wo in SCHRITT28-1 f/rcal = 0, eine Situation, wo der stromabwärtige O2-Sensor 6 noch nicht aktiviert worden ist, wie aus dem Vergleich zwischen dem in 16 gezeigten Flussdiagramm in Bezug auf das Setzen des Flags f/mcal und dem in 11 gezeigten Flussdiagramm in Bezug auf das Setzen des Flags f/rcal ersichtlich ist.
  • Wenn in SCHRITT28-2 f/rstb = 0, dann kann, da der RSLD-Regelzustand als unstabil gewertet wird, der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 die Zeitseriendaten der Solldifferenzausgabe MO2CMD nicht richtig erzeugen.
  • In diesen Fällen bestimmt der Gleitmodusregler 22, dass die Solldifferenzausgabe MO2CMD dauerhaft "0" ist, d.h. der Sollwert MVO2/TARGET für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 dauerhaft gleich dem Referenzwert MVO2/BASE (= RVO2/TARGET) ist, und berechnet den Wert der Umschaltfunktion σ2(k+dm) Balken gemäß der Gleichung (47) in SCHRITT28-4.
  • Insbesondere berechnet der Gleitmodusregler 22 den Wert der Umschaltfunktion σ2(k+dm) Balken gemäß der folgenden Gleichung (67), die erhalten wird, wenn in der Gleichung (47) MO2CMD = 0: σ2(k) = sm1·MVO2(k) + sm2·MVO2(k – 1) (67)
  • Wie in SCHRITT28-3 werden der gegenwärtige Wert MVO2(k+dm) Balken und der vorangehende Wert MVO2(k+dm–1) Balken der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken verwendet, die durch den Schätzer 21 in SCHRITT27 bestimmt sind.
  • Aus den gleichen Gründen wie in SCHRITT8-1 in Bezug auf den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 wird in SCHRITT28-3 und SCHRITT28-4 der Wert der Umschaltfunktion σ2(k+dm) Balken so bestimmt, dass er in einen vorbestimmten zulässigen Bereich fällt, und wenn der wie oben beschrieben bestimmte Wert des σ2 Balken die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreitet, dann wird der Wert des σ2 Balken zwangsweise auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs gesetzt.
  • Dann addiert der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT28-5 akkumulativ das Produkt σ2(k+dm) Balken · ΔT des Werts der Umschaltfunktion σ2(k+dm) Balken, der in jedem Steuerzyklus berechnet ist, und der Dauer ΔT (konstante Dauer) der Steuerzyklen der stromabwärtigen und stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 10, 11, d.h. er addiert das Produkt σ2(k+dm) Balken ΔT des im gegenwärtigen Steuerzyklus berechneten σ2(k+dm) Balken und der Dauer ΔT zur im vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Summe, um hierdurch einen Integralwert (nachfolgend als "Integralwert Sg2(k+dm)" bezeichnet) des σ2 Balken zu berechnen, der das Rechenergebnis des Terms Σ(σ2) Balken · ΔT) in der Gleichung (49) ist.
  • Aus den gleichen Gründen wie in SCHRITT8-2 mit Bezug auf den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 wird der Wert des Integralwerts Sg2(k+dm) so bestimmt, dass er in einen vorbestimmten zulässigen Bereich fällt, und wenn der durch die obige akkumulative Addition bestimmte Integralwert Sg2 die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreitet, dann wird der Integralwert Sg2 zwangsweise auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs gesetzt.
  • Wenn das in SCHRITTd (8) durch den Kraftstoffprozesscontroller 12 etablierte Flag f/prism/on "0" ist, d.h. wenn das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD von dem Kraftstoffprozesscontroller 12 nicht verwendet wird, dann wird der Integralwert Sg2(k+dm) auf dem gegenwärtigen Wert gehalten (dem im vorangehenden Steuerzyklus bestimmten Wert).
  • Dann fällt der Gleitmodusregler 22 die gleichen Entscheidungen wie in SCHRITT28-1, SCHRITT28-2in SCHRITT28-6, SCHRITT28-7. Wenn f/rcal = 1 und f/rstb = 1 (normal), dann berechnet der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT28-8 die äquivalente Regeleingabe U2eq(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus gemäß der Gleichung (50) unter Verwendung des gegenwärtigen Werts MVO2(k+dm) Balken und des vorangehenden Werts MVO2(k+dm–1) Balken der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken, die gemäß der Gleichung (36) durch den Schätzer 21 in SCHRITT27 bestimmt ist, des gegenwärtigen Werts MO2CMD(k+1) der zeitweiligen Solldifferenzausgabe MO2CMD und des gegenwärtigen Werts MO2CMD(k) sowie des vorangehenden Werts MO2CMD(k–1) der Solldifferenzausgabe MO2CMD, die durch den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 berechnet sind, sowie der in SCHRITT26 bestimmten Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 (die grundlegend die identifizierten Verstärkungskoeffizienten am1(k) Hut, am2(k) Hut, bm1(k) Hut sind, die durch den Identifizieret 20 in SCHRITT25 im gegenwärtigen Steuerzyklus bestimmt werden).
  • Wenn in SCHRITT28-6 f/rcal = 0 oder in SCHRITT28-7 f/rstb = 0, dann bestimmt der Gleitmodusregler 22, dass die Solldifferenzausgabe MO2CMD dauerhaft "0" ist, wie in SCHRITT28-4, und berechnet die äquivalente Regeleingabe U2eq(k) gemäß der Gleichung (50) in SCHRITT28-9.
  • In diesem Fall berechnet der Gleitmodusregler 22 die äquivalente Regeleingabe U2eq(k) gemäß der folgenden Gleichung (68), die erhalten wird, wenn in der Gleichung (50) MO2CMD(k+1) = MO2CMD(k) = MO2CMD(k–1):
  • Figure 01360001
  • Der Gleitmodusregler 22 berechnet die Reachingregeleingabe U2rch(k) und die adaptive Regeleingabe U2adp(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus gemäß den jeweiligen Gleichungen (48), (49) unter Verwendung des Werts der Umschaltfunktion σ2(k+dm) Balken, der im gegenwärtigen Steuerzyklus in SCHRITT28-3 oder SCHRITT28-4 berechnet ist, des in SCHRITT28-5 bestimmten Integralwerts Sg2(k+dm) der Umschaltfunktion σ2 Balken sowie des in SCHRITT26 bestimmten Verstärkungskoeffizienten br1, in SCHRITT28-10.
  • Der Gleitmodusregler 22 addiert die äquivalente Regeleingabe U2eq(k), die in SCHRITT28-8 oder SCHRITT28-9 bestimmt ist, und die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k) und die adaptive Vorschrifteingabe U1adp(k), die in SCHRITT28-10 bestimmt sind, gemäß der Gleichung (40), um hierdurch das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) im gegenwärtigen Steuerzyklus in SCHRITT28-11 zu berechnen.
  • Hierbei ist in einer normalen Situation, wo f/rcal = 1 und f/rstb = 1, das berechnete Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) eine Regeleingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2, das auch eine Regeleingabe zu dem gesamten Auspuffsystem E ist, um die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis MO2CMD zu konvergieren, das der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt hat, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren. In einer Situation, wo f/rcal = 0 oder f/rstb = 0, d.h. in einer Situation, wo der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 nicht in der Lage ist, eine geeignete Solldifferenzausgabe MO2CMD zu erzeugen, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, ist das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) eine Regeleingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2, um die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf "0" zu konvergieren, d.h. um die Ausgabe MVO2/OUT auf den Referenzwert MVO2/BASE (= RVO2/TARGET) zu konvergieren.
  • Die Details des Prozesses des Gleitmodusreglers 22 in SCHRITT28 sind oben beschrieben worden.
  • Zurück zu 15. Der Gleitmodusregler 22 führt einen Prozess der Bestimmung der Stabilität eines Regelzustans (nachfolgend als "MSLD-Regelzustand" bezeichnet) der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf der Basis des adaptiven Gleitmodusregelprozesses aus, der von dem Gleitmodusregler 22 durchgeführt wird, und setzt in SCHRITT29 einen Wert eines Flags f/mstb, das anzeigt, ob der MSLD-Regelzustand stabil ist oder nicht. Wenn der Wert des Flags f/mstb "0" ist, bedeutet dies, dass der MSLD-Regelzustand unbstabil ist und wenn der Wert des Flags f/mstb "1" ist, bedeutet dies, dass der MSLD-Regelzustand stabil ist.
  • Der Prozess der Bestimmung der Stabilität des MSLD-Regelzustands wird gemäß einem in 19 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt. Da der Prozess der Bestimmung der Stabilität des MSLD-Regelzustands dem Bestimmungsprozess ähnlich ist, der von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 in SCHRITTS ausgeführt wird, wird der Prozess der Bestimmung der Stabilität des SMLD-Regelzustands nachfolgend kurz beschrieben.
  • Wie in 19 gezeigt, berechnet der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT29-1 eine Differenz Δσ2 Balken zwischen dem gegenwärtigen Wert σ2(k+dm) Balken und dem vorangehenden Wert σ2(k+dm–1) Balken der Umschaltfunktion σ2 Balken, die in SCHRITT28-3 oder SCHRITT28-4 berechnet sind. Dann entscheidet der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT29-2, ob ein Stabilitätsbestimmungsparameter Pmstb, der durch ein Produkt Δσ2 Balken · σ2(k+dm) Balken der Differenz Δσ2 Balken und des gegenwärtigen Werts σ2(k+dm) Balken der Umschaltfunktion σ2 Balken repräsentiert ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ε2 ist. Der Gleitmodusregler 22 bestimmt in SCHRITT29-3, ob der gegenwärtige σ2(k+dm) Balken der Umschaltfunktion σ2 Balken in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht. Der vorbestimmte Wert ε2 ist ein positiver Wert, der etwas größer ist als "0".
  • Wenn keine der Bedingungen von SCHRITT29-2, SCHRITT29-3 erfüllt ist, dann wird, da der MSLD-Regelzustand als unstabil gewertet wird, der Wert eines Zeitzählers tmm (Herunterzähltimers) auf einen vorbestimmten Anfangswert TMM gesetzt (der Zeitzähler tmm wird gestartet), um die Bestimmung des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD(k) auf der Basis des in SCHRITT28 berechneten Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) für eine vorbestimmte Zeit in SCHRITT29-4 zu unterbinden. Danach wird der Wert des Flags f/mstb in SCHRITT29-5 auf "0" gesetzt.
  • Wenn beide Bedingungen von SCHRITT29-2, SCHRITT29-3 erfüllt sind, dann zählt der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT29-6 den Zeitzähler tmm für eine vorbestimmte Zeit Δtmm herunter. Dann entscheidet der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT29-7, ob der Wert des Zeitzählers tmm gleich oder kleiner als "0" ist, d.h. ob eine Zeit entsprechend dem Anfangswert TMM seit dem Start des Zeitzählers tmm abgelaufen ist oder nicht.
  • Wenn der Zeitzähler tmm immer noch Zeit misst, dann wird der Wert des Flags f/mstb in SCHRITT29-5 auf "0" gesetzt, da eine Zeitdauer, die abgelaufen ist, nachdem der MSLD-Regelzustand in SCHRITT29-2 oder SCHRITT29-3. als unstabil bewertet wurde, kurz ist und der MSLD-Regelzustand zu Unstabilität neigt.
  • Wenn die Setzzeit des Zeitzählers tmm abgelaufen ist, dann wird in SCHRITT29-8 der MSLD-Regelzustand als stabil gewertet und wird der Wert des Flags f/mstb auf "1" gesetzt.
  • Insofern der Wert der Umschaltfunktion σ2 Balken in den Prozessen von SCHRITT28-3 oder SCHRITT28-4 begrenzt wird, der von dem Gleitmodusregler 22 ausgeführt wird, kann der Entscheidungsprozess von SCHRITT29-3 weggelassen werden.
  • Wie beim Prozess der Bestimmung der Stabilität des RSLD-Regelzustands mit dem Gleitmodusregler 17 kann die Stabilität des MSLD-Regelzustands durch einen anderen Prozess bestimmt werden.
  • In 15 bestimmt, nachdem der Wert des Flags f/mstb, das die Stabilität des MSLD-Regelzustands anzeigt, gesetzt worden ist, der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT30 den Wert des Flags f/mstb. Wenn f/mstb = 1, d.h. wenn der MSLD-Regelzustand als stabil bewertet wird, dann begrenzt der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT31 das in SCHRITT28 bestimmte Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • In dem Begrenzungsprozess bestimmt der Gleitmodusregler 22, ob der Wert des Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) in einen vorbestimmten zulässigen Bereich fällt oder nicht. Wenn der Wert des Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs überschreitet, dann begrenzt der Gleitmodusregler 22 zwangsweise den Wert des Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kcmd(k) auf die Ober- oder Untergrenze des vorbestimmten zulässigen Bereichs.
  • Der Addierer 23 in dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 addiert in SCHRITT32 den Luft-Kraftstoff-Verhältnisreferenzwert FLAF/BASE zu dem so begrenzten Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k), um hierdurch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) in dem gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen. Dann wird der Prozess im gegenwärtigen Steuerzyklus beendet.
  • Wenn in SCHRITT30 f/mstb = 0, d.h. wenn der MSLD-Regelzustand als unstabil gewertet wird, dann setzt der Gleitmodusregler 22 in SCHRITT33 zwangsweise das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k) im gegenwärtigen Steuerzyklus auf einen vorbestimmten Wert.
  • Nach dem SCHRITT33 addiert der Addierer 23 in dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 in SCHRITT32 den Luft-Kraftstoff-Verhältnisreferenzwert FLAF/BASE zu dem Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd(k), um hierdurch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD(k) im gegenwärtigen Steuerzyklus zu bestimmen. Dann wird der Prozess des gegenwärtigen Steuerzyklus beendet.
  • Oben sind Details des Betriebs des Anlagensteuersystems gemäß der vorliegenden Ausführung beschrieben worden.
  • Der Betrieb des Anlagensteuersystems wird wie folgt zusammengefasst: Grundlegend, d.h. normalerweise, berechnet der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 in jedem Steuerzyklus die Solldifferenzausgabe MO2CMD entsprechend dem Sollwert für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 als Regeleingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren. Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 berechnet in jedem Steuerzyklus das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD als Regeleingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2, um die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD zu konvergieren. Der Kraftstoffprozesscontroller 12 stellt die Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors 1 ein, um die Ausgabe (das erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis) des LAF-Sensors 8 auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu konvergieren, um hierdurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 in das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD zu stellen. Im Ergebnis wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors 1 eingestellt, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren. Das Anlagensteuersystem ermöglicht somit, dass der Abgasreiniger 5 eine optimale Abgasreinigungsfähigkeit unabhängig von einer Alterung der katalytischen Wandler 3, 4 des Abgasreinigers 5 hat.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 berücksichtigt die Gesamttotzeit dr, die die Summe der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1, die ein von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 zu regelndes Objekt ist, und der Totzeit d2 des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 (das System, das aufgebaut ist aus dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11, dem Kraftstoffprozesscontroller 12, dem Verbrennungsmotor 1 und dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2). Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 berechnet in jedem Steuerzyklus die Solldifferenzausgabe MO2CMD (den Sollwert für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 als Regeleingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1, um die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken, die durch den Schätzer 16 als Schätzwert für die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Gesamttotzeit dr berechnet ist, auf "0" zu konvergieren, oder anders gesagt, um einen Schätzwert (= RVO2(k+dr) Balken + RVO2/TARGET) für die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Gesamttotzeit dr auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren.
  • Ähnlich berücksichtigt der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 die Gesamttotzeit dm, welche die Summe der Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2, die ein von dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 zu regelndes Objekt ist, und der Totzeit dm des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 ist (dem System, das aus dem Kraftstoffprozesscontroller 12 und dem Verbrennungsmotor 1 aufgebaut ist). Der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 berechnet in jedem Steuerzyklus das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd und das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD (= kcmd + FLAF/BASE) als Regeleingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2, das auch eine Regeleingabe zu dem gesamten Auspuffsystem E ist, zum Konvergieren des Schätzwerts (= MVO2(k+dm) Balken + MVO2/BASE) für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 entsprechend der geschätzten Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken, die durch den Schätzer 21 als Schätzwert für die Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 nach der Gesamttotzeit dm berechnet wird, auf den Sollwert MVO2/TARGET (= MO2CMD + MVO2/BASE) für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 entsprechend der Solldifferenzausgabe MO2CMD, die von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 erzeugt wird.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 und der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 sind daher gemeinsam in der Lage, den Effekt der Totzeit (= dr1 + dm1) des gesamten Auspuffsystems E zu kompensieren, das aus dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E und dem stromabwärtigen Auspuffsystem E2 aufgebaut ist, d.h. des Systems, das den gesamten Abgasreiniger 5 enthält, der vom LAF-Sensor 8 zum stromabwärtigen O2- Sensor 6 reicht, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, und um auch den Effekt der Totzeiten dr1, dm2 der Eingabeerzeugungssysteme in Bezug auf die zu regelnden Objekte jeweils vom stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 und stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 zu kompensieren. Im Ergebnis kann der Regelprozess zum Konvergieren der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET stabilisiert werden und kann der Abgasreiniger 5 seine gewünschte Reinigungsfähigkeit stabil durchführen.
  • In Bezug auf den Schätzer 16 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 kann der Effekt einer Ansprechverzögerung des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1, das ein von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 zu regelndes Objekt ist, durch den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 (insbesondere den Gleitmodusregler 22) und den Kraftstoffprozesscontroller 12 (insbesondere den adaptiven Regler 31) kompensiert werden. Daher könnte ein Element in Bezug auf eine Ansprechverzögerung, die bei der Berechnung der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken zu berücksichtigen ist, die ein Schätzwert für die Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Gesamttotzeit dr ist, nur das stromabwärtige Auspuffsystem E1 sein, und eine Ansprechverzögerung des Systems zum Einstellen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 braucht nicht berücksichtigt werden.
  • Wenn die Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 relativ kurz ist, wie etwa dann, wenn der in dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 enthaltene zweite katalytische Wandler 4 eine relativ kleine Größe hat, dann kann die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken in jedem Steuerzyklus mit ausreichender Genauigkeit gemäß dem obigen Algorithmus auf der Basis des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells (der Gleichung (1)) berechnet werden, welches das Verhalten des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 einschließlich dem Element in Bezug auf die Ansprechverzögerung des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 repräsentiert. Die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1, die Parameter zum Definieren des Verhaltens des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells sind, werden sequenziell auf Echtzeitbasis durch den Identifizierer 15 in Abhängigkeit vom Verhaltenszustand des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 identifiziert. Infolgedessen wird, da der Modellbildungsfehler des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells in Bezug auf das stromabwärtige Auspuffsystem E1 minimiert wird, die Genauigkeit der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken erhöht.
  • In Bezug auf den Schätzer 21 des stromabfwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 kann der Effekt einer Ansprechverzögerung des Systems zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2, das ein von dem stromabfwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 zu regelendes Objekt ist, durch den Kraftstoffprozesscontroller 12 (insbesondere den adaptiven Regler 31) kompensiert werden. Bei der Berechnung der geschätzten Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken, die ein Schätzwert für die Differenzausgabe MVO2 des stromabfwärtigen O2-Sensors 7 nach dem Gesamttotzeit dm ist, braucht die Ansprechverzögerung des Systems zum Einstellen einer Eingabe zu dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 nicht berücksichtigt werden. Die von dem Schätzer 21 zu berücksichtigende Gesamttotzeit dm ist eine relativ kurze Zeit, welche die Summe der Totzeit dm1 des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2, das Teil des Gesamtauspuffsystems E ist, und der Totzeit dm2 des Kraftstoffprozesscontrollers 12 und des Verbrennungsmotors 1 ist, die als das System zum Erzeugen einer Eingabe zu dem stromauwärtigen Auspuffsystem E2 dienen. Da die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1, die Parameter zum Definieren des Verhaltens des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells (der Gleichung (26)) sind, einschließlich dem Element in Bezug auf die Ansprechverzögerung des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2, sequenziell durch den Identifizierer 20 identifiziert werden, wird der Modellbildungsfehler des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells auf einem Minimum gehalten. Dementsprechend kann die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken in jedem Steuerzyklus gemäß dem obigen Algorithmus auf der Basis des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells hochgenau berechnet werden.
  • Im Ergebnis kann der Effekt der Totzeit, der den Regelprozess des Konvergierens der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET beeinflusst, wie etwa die Totzeit des Abgasreinigers 5, geeignet kompensiert werden, um die Stabilität des Regelprozesses zu erhöhen. Insbesondere, weil die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken in Bezug auf den Schätzer 21 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 hochgenau berechnet werden kann, kann der Rückkopplungsregelprozess (der adaptive Gleitmodusregelprozesses in dieser Ausführung) zum Konvergieren der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf die Solldifferenzausgabe MO2CMD mit hohem Verstärkungsfaktor durchgeführt werden. Zusätzlich kann das schnelle Ansprechverhalten des Regelprozesses zum Konvergieren der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET erhöht werden.
  • Der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 und der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11, in Kombination betrachtet, dienen zum Erzeugen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD als Regeleingabe zu dem Gesamtauspuffsystem E als einem zu regelnden Objekt, welches den Abgasreiniger 5 enthält, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6, die die Ausgabe des Gesamtauspuffsystems E ist, auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren. Von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 und dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 führt der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 einen Regelprozess in Bezug auf das stromabwärtige Auspuffsystem E1 durch, das ein stromabwärtigen Abschnitt des gesamten Auspuffsystems E ist, und der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 führt einen Regelprozess in Bezug auf das stromaufwärtige Auspuffsystem E2 durch, der ein stromaufwärtiger Abschnitt des gesamten Auspuffsystems E ist.
  • Daher kann der Effekt von Störungen, die auf das gesamte Auspuffsystem E wirken, auf den stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 und den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 verteilt und von diesen absorbiert werden. Im Vergleich zu einem einzigen Controller, der direkt das gesamte Auspuffsystem E regeln würde, d.h. einen Controller zum direkten Erzeugen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, können der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 und der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 ein geeignetes Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis KCMD erzeugen, um die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 stabil auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, und die Stabilität des Regelprozesses zum Konvergieren der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET kann erhöht werden.
  • In dieser Ausführung verwenden sowohl der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 als auch der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11 als ihrem Rückkopplungsregelprozess den Gleitmodusregelprozess, der implizit weniger empfindlich auf den Effekt von Störungen ist. Der in der vorliegenden Ausführung verwendete Gleitmodusregelprozess ist der adaptive Gleitmodusregelprozess, der die adaptive Regelvorschrift (den adaptiven Algorithmus) zum Eliminieren des Effekts von Störungen hat. Die Parameter (die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1) des Modells eines zu regelnden Objekts, die von dem adaptiven Gleitmodusregelprozess des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 erforderlich sind, d.h. dem stromabwärtigen Auspuffsystemmodell, werden sequenziell auf Echtzeitbasis durch den Identifizierer 15 in Abhängigkeit vom Verhaltenszustand des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 identifiziert. Ähnlich werden die Parameter (die Verstärkungskoeffizienten am1, am2, bm1) des stromaufwärtigen Auspuffsystemmodells, die von dem adaptiven Gleitmodusregelprozess des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 erforderlich sind, sequenziell auf Echtzeitbasis durch den Identifizierer 20 in Abhängigkeit vom Verhaltenszustand des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 identifiziert.
  • Daher kann der Regelprozess zum Konvergieren der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET hochgenau mit hoher Stabilität durchgeführt werden, ohne durch Änderungen in den Verhaltenszuständen der stromabwärtigen und stromaufwärtigen Auspuffsysteme E1 und E2 und von Störungen beeinflusst zu werden.
  • In der vorliegenden Ausführung ist der Absolutwert des Dämpfparameters Rpole (= sr2/sr1) in Bezug auf den adaptiven Gleitmodusregelprozess in dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 größer als der Absolutwert des Dämpfparameters Mpole (= sm2/sm1) in Bezug auf die adaptive Gleitmodusregelung in dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11, um hierdurch den Rückkopplungsfaktor des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 kleiner zu machen als den Rückkopplungsfaktor des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11. Daher wird die Stabilität des Regelprozesses zum Konvergieren der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 auf den Sollwert RVO2/TARGET zuverlässig beibehalten.
  • In einer Situation, wo der stromabwärtige O2-Sensor 6 noch nicht aktiviert worden ist oder der RSLD-Regelzustand als unstabil bewertet wird und der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10 die Solldifferenzausgabe MO2CMD nicht richtig erzeugen kann, nimmt der Gleitmodusregler 22 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 an, dass die Solldifferenzausgabe MO2CMD dauerhaft "0" ist, und erzeugt das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd. Anders ausgedrückt, der Gleitmodusregler 22 erzeugt das Solldifferenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kcmd unter der Annahme, dass der Sollwert für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 6 der Referenzwert MVO2/BASE ist (der der gleiche Wert wie der Sollwert RVO2/TARGET für die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6. Daher ist das vom stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 erzeugte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das erforderlich ist, um die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 auf den gleichen Sollwert wie den Sollwert RVO2/TARGET für die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 zu konvergieren. In diesem Fall wird das Luft-Krraftstoff-Vehrältnis des Verbrennungsmotors 1 eingestellt, um zu bewirken, dass der im stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 enthaltene erste katalytische Wandler 3 eine optimale Reinigungsfähigkeit erreicht. Somit ist es möglich, eine bestmögliche Reinigungsfähigkeit auch in solchen Situationen zu erreichen, wo die optimale Reinigungsfähigkeit des gesamten Abgasreinigers 5 nicht erreicht werden kann.
  • Nachfolgend wird ein Anlagensteuersystem gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Anlagensteuersystem gemäß der zweiten Ausführung hat die gleiche Systemanordnung wie das Anlagensteuersystem gemäß der ersten Ausführung, unterscheidet sich jedoch von dem Anlagensteuersystem gemäß der ersten Ausführung in Bezug auf den Prozess, der von dem Schätzer 16 und dem Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 ausgeführt wird. Jene Teile des Anlagensteuersystems gemäß der zweiten Ausführung, die mit jenen des Anlagensteuersystems gemäß der ersten Ausführung identisch sind, mit identischen Bezugszahlen bezeichnet, und jene Teile und Prozesse des Anlagensteuersystems gemäß der zweiten Ausführung, die mit jenen des Anlagensteuersystems der ersten Ausführung identisch sind, werden nachfolgend im Detail nicht beschrieben.
  • In der oben beschriebenen ersten Ausführung bestimmt der Schätzer 16 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 der geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dr) Balken, die einem Schätzwert für die Ausgabe RVO2/OUT von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 nach der Gesamttotzeit dr entspricht. Wenn jedoch die Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 relativ kurz ist, wie etwa dann, wenn der im stromabwärtigen Auspuffsystem E1 enthaltene zweite katalytische Wandler 4 eine relativ kleine Größe hat, dann könnte es möglicherweise schwierig sein, die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dr) Balken ausreichend genau einzuhalten. In diesem Fall ist es bevorzugt, eine Regelstabilität durch Erzeugen der Solldifferenzausgabe MO2CMD entsprechend dem Sollwert MVO2/TARGET durch die Ausgabe MVO2/OUT des stromabfwärtigen O2-Sensors 7 zu erreichen, um den Schätzwert für die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 auf den Sollwert RVO2/TARGET zu konvergieren, unabhängig von der Totzeit dr2 des Systems zum Einstellen einer Eingabe zum stromabwärtigen Auspuffsystem E1.
  • In dieser Ausführung bestimmt der Schätzer 16 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 sequenziell in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr1) Balken, die ein Schätzwert für die Differenzausgabe RVO2(k+dr1) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystems E1 ist. Der Schätzer 16 bestimmt dann in jedem Steuerzyklus die zeitweilige geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dri+1) Balken, die ein zeitweiliger geschätzter Wert für die Differenzausgabe RVO2(k+dr1+1) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach einer Zeit (dr1+1) ist, die um einen Steuerzyklus länger ist als die Totzeit dr1, aus den gleichen Gründen wie bei der ersten Ausführung.
  • In diesem Fall wird, auf der Basis der gleichen Prinzipien wie in der ersten Ausführung, die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr1) Balken gemäß der folgenden Gleichung (69) auf der Basis des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells (der Gleichung (1)) gemäß der gleichen Idee wie in der ersten Ausführung bestimmt, d.h. einer Gleichung, wo die Totzeiten dr, dr2 in der Gleichung (11) jeweils durch "dr1", "0" ersetzt werden:
    Figure 01490001
    wobei
    αR1 = das erste Reihe, erste Spalte-Element von Ardr1,
    αR2 = das erste Reihe, zweite Spalte-Element von Ardr1,
    βR(j) = die erste Reihe-Elemente von Arj–1 · Br (j = 1, 2,..., dr1)
  • Figure 01500001
  • Insbesondere wird die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr1) Balken in jedem Steuerzyklus unter Verwendung von Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und der Zeitseriendaten MVO2(k–1),..., MVO2 (k–dr1) in der Vergangenheit der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 bestimmt.
  • Die Koeffizienten αR1, αR2 und βR(j) (j = 1, 2,..., dr1) in der Gleichung (69) werden wie oben in Bezug auf die Gleichung (69) definiert. Wie bei der ersten Ausführung werden diese Koeffizienten αR1, αR2 und βR(j) unter Verwendung der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 berechnet, die im in 10 gezeigten SCHRITTE bestimmt sind (diese Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 sind grundlegend die letzten identifizierten Verstärkungskoeffizienten ar1 (k), ar2(k), br1(k), die vom Identifizierer 15 berechnet sind).
  • Die zeitweilige geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr1+1) Balken wird gemäß der folgenden Gleichung (70) bestimmt, bei "dr1" in der Gleichung (69) durch "dr1+1" ersetzt wird:
    Figure 01500002
    wobei
    αR1 P = das erste Reihe, erste Spalte-Element von Ardr1+1,
    αR2P = das erste Reihe, zweite Spalte-Element von Ardr1+1,
    βRP(j) = die erste Reihe-Elemente von Arj–1 · Br (j = 1, 2,..., dr1 +1)
  • Figure 01500003
  • Insbesondere wird die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr1+1) Balken in jedem Steuerzyklus unter Verwendung von Zeitseriendaten RVO2(k), RVO2(k–1) vor der gegenwärtigen Zeit der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 sowie von Zeitseriendaten MVO2(k+1),..., MVO2(k–dr1) in der Vergangenheit der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 bestimmt.
  • Die Koeffizienten αR1P, αR2P und βRP(j) (j = 1, 2,..., dr1+1) in der Gleichung (70) werden wie oben in Bezug auf die Gleichung (70) definiert. Wie bei der Berechnung der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr1) Balken werden die Koeffizienten αR1, αR2, βR(j) unter Verwendung der Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 berechnet, die im in 10 gezeigten SCHRITTE bestimmt werden.
  • Der Prozess des Schätzers 16 gemäß der zweiten Ausführung ist oben beschrieben worden.
  • Gemäß der zweiten Ausführung berechnet der Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 die äquivalente Regeleingabe U1eq(k), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k) sowie die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k) in jedem Steuerzyklus gemäß den unten gezeigten Gleichungen (71) – (73), wobei "dr" in den Gleichungen (22), (24), (25) durch "dr1" ersetzt wird, wie in der ersten Ausführung. Die Umschaltfunktion σ1 Balken, die zur Berechnung der Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k) und der adaptiven Regelvorschrifteingabe U1adp(k) erforderlich ist, wird gemäß der Gleichung (23) in der ersten Ausführung definiert. Die geschätzten Differenzausgaben RVO2(k+dr1) Balken, RVO2(k+dr1–1) Balken, die zur Berechnung der äquivalenten Regeleingabe U1eq(k) und der Umschaltfunktion σ1 Balken verwendet werden, sind gegenwärtige bzw. vorangehende Werte der geschätzten Differenzausgabe, die in jedem Regelzyklus durch den Schätzer 16 in der zweiten Ausführung berechnet werden.
  • Figure 01520001
  • Der Gleitmodusregler 17 addiert die äquivalente Regeleingabe U1eq(k), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k) und die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k), die gemäß den Gleichungen (71) – (73) berechnet sind, um hierdurch die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) in jedem Steuerzyklus zu berechnen.
  • Der Gleitmodusregler 17 berechnet auch die zeitweilige äquivalente Regeleingabe U1eq(k+1), die zweitwellige Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k+1) sowie die zweitwellige adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k+1) in einem Steuerzyklus vor jedem Steuerzyklus gemäß den unten gezeigten Gleichungen (74) – (76), wobei "dr" in den Gleichungen (52) – (54) durch "dr1" ersetzt wird, wie bei der ersten Ausführung. Die geschätzten Differenzausgaben RVO2(k+dr1) Balken, RVO2(k+dr1+1) Balken, die zur Berechnung der äquivalenten Regeleingabe U1eq(k+1) und der Umschaltfunktion σ1 Balken verwendet werden, sind der gegenwärtige Wert der geschätzten Differenzausgabe und der vorangehende Wert der zeitweiligen geschätzten Differenzausgabe, die in jedem Steuerzyklus durch den Schätzer 16 in der zweiten Ausführung berechnet werden.
  • Figure 01520002
  • Der Gleitmodusregler 17 addiert die äquivalente Regeleingabe U1eq(k+1), die Reachingregelvorschrifteingabe U1rch(k+1) sowie die adaptive Regelvorschrifteingabe U1adp(k+1), die gemäß den Gleichungen (74) – (76) berechnet sind, um hierdurch die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD (k+1) in einem Steuerzyklus vor jedem Steuerzyklus zu berechnen.
  • Insbesondere führt der Gleitmodusregler 17 im in 10 gezeigten SCHRITT8 einen Prozess ähnlich dem in 13 gezeigten Flussdiagramm aus, außer dass "dr" durch "dr1" ersetzt ist, um hierdurch die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) und die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in jedem Steuerzyklus zu berechnen.
  • Im in 10 gezeigten SCHRITTS führt der Gleitmodusregler 17 einen Prozess ähnlich dem in 14 gezeigten Flussdiagramm aus, außer dass "dr" durch "dr1" ersetzt ist, um hierdurch die Stabilität des vom Gleitmodusregler 10 ausgeführten adaptiven Gleitmodusregelprozesses zu bestimmen, d.h. die Stabilität des RSLD-Regelzustands.
  • Die anderen Prozesse, die von dem Anlagensteuersystem gemäß der zweiten Ausführung durchgeführt werden, sind mit jenen des Anlagensteuersystems gemäß der ersten Ausführung identisch, d.h. es werden die in den 8 bis 19 gezeigten Prozesse durch das Anlagensteuersystem gemäß der zweiten Ausführung ausgeführt.
  • Das Anlagensteuersystem gemäß der zweiten Ausführung bietet die gleichen Vorteile wie das Anlagensteuersystem gemäß der ersten Ausführung. Insbesondere ist das Anlagensteuersystem gemäß der zweiten Ausführung wirksam, wenn die Totzeit dr1 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers E1 relativ lang ist.
  • Nachfolgend wird ein Anlagensteuersystem gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Anlagensteuersystem gemäß der dritten Ausführung hat die gleiche Systemanordnung wie das Anlagensteuersystem gemäß der ersten Ausführung, unterscheidet sich jedoch von dem Anlagensteuersystem gemäß der ersten Ausführung in Bezug auf den Prozess, der vom Schätzer 16 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 ausgeführt wird. Jene Teile des Anlagensteuersystems gemäß der dritten Ausführung, die mit jenen des Anlagensteuersystems der ersten Ausführung identisch sind, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, und jene Teile und Prozesse des Anlagensteuersystems gemäß der dritten Ausführung, die mit jenen des Anlagensteuersystems gemäß der ersten Ausführung identisch sind, werden nachfolgend im Detail nicht beschrieben.
  • In der oben beschriebenen ersten Ausführung bestimmt der Schätzer 16 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dr) Balken, die einem Schätzwert für die Ausgabe RVO2/OUT von dem stromabwärtigen O2-Sensor 6 nach der Gesamttotzeit dr entspricht, gemäß der Gleichung (12) unter Verwendung der vergangenen Werte MO2CMD(k–1),..., MO2CMD(k–dr2+1) der Solldifferenzausgabe MO2CMD anstatt der künftigen Werte MVO2(k+dr2–1),..., MVO2(k+1) der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 in der Gleichung (11).
  • In der dritten Ausführung verwendet der Schätzer 16 Zeitseriendaten der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, die in jedem Steuerzyklus vom Schätzer 21 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 berechnet ist, wie oben beschrieben, anstelle der künftigen Werte MVO2(k+dr2–1),..., MOV2(k+1) der Differenzausgabe MVO2.
  • Insbesondere kann die geschätzte Differenzausgabe MVO2(k+dm) Balken, die gemäß der Gleichung (36) in jedem Steuerzyklus durch den Schätzer 21 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 berechnet ist, grundlegend als MVO2(k+dm) ≈ MVO2(k+dm) Balken betrachtet werden, weil dies ein geschätzter Wert der Differenzausgabe MVO2(k+dm) (der ein künftiger Wert ist) des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 nach der Totzeit dm ab dem gegenwärtigen Steuerzyklus ist. In der dritten Ausführung ist die Totzeit dr2 des Systems zum Einstellen einer Eingabe zu dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 gleich der Gesamttotzeit dm in Bezug auf den Schätzer 21 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11.
  • Daher können die künftigen Werte MVO2(k+dr2–1),..., MVO2(k+1) der Differenzausgabe MOV2 durch die vergangenen Werte MVO2(k+dm–1) Balken, ..., MVO2(k+1) Balken der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken ersetzt werden, die durch den Schätzer 21 berechnet sind, d.h. die geschätzte Differenzausgabe MVO2 Balken von einem zurückliegenden Steuerzyklus bis zu (dm–1) zurückliegenden Steuerzyklen.
  • In der zweiten Ausführung bestimmt der Schätzer 16 sequenziell in jedem Steuerzyklus die geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr) Balken, die ein Schätzwert der Differenzausgabe RVO2(k+dr) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach der Gesamttotzeit dr ist, gemäß der folgenden Gleichung (77):
    Figure 01550001
    wobei dr = dr1 + dr2, dr2 ≥ 2, dr = dm.
  • Anders ausgedrückt, die Gleichung (77) ist ähnlich der Gleichung (12), die in der ersten Ausführung zur Bestimmung der geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr) verwendet wird, außer dass die Solldifferenzausgaben MO2CMD (k+1),..., MO2CMD(k–dr+1) in der Gleichung (12) durch die vergangenen Werte MVO2(k+dm–1),..., MVO2(k+1) der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken ersetzt sind.
  • Die Koeffizienten αr1, αr2 und βr(j) (j = 1, 2,..., dr) in der Gleichung (77) sind exakt die gleichen wie jene in der Gleichung (12) und werden unter Verwendung der im in 10 gezeigten SCHRITTE bestimmten Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 berechnet, wie in der ersten Ausführung.
  • Aus den gleichen Gründen wie in der ersten Ausführung bestimmt der Schätzer 16 in jedem Steuerzyklus die zweitwellige geschätzte Differenzausgabe RVO2 (k+dr+1) Balken, die ein zeitweiliger geschätzter Wert der Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) des stromabwärtigen O2-Sensors 6 nach einer Zeit (dr+1) ist, die um einen Steuerzyklus länger ist als die Gesamttotzeit dr, gemäß der folgenden Gleichung (78):
  • Figure 01560001
  • Die Gleichung (78) ist ähnlich der Gleichung (51), die in der ersten Ausführung zur Bestimmung der zeitweiligen geschätzten Differenzausgabe RVO2(k+dr+1) verwendet wird, außer dass die geschätzten Differenzausgaben MO2CMD (k),..., MO2CMD(k+1–dr2) in der Gleichung (51) durch die Daten MVO2(k+dm) Balken,..., MVO2(k+1) Balken vor der gegenwärtigen Zeit der geschätzten Differenzausgabe MVO2 Balken ersetzt sind.
  • Die Koeffizienten αr1p, αr2p und βrp(j) (j = 1, 2,..., dr+1) in der Gleichung (78) sind exakt die gleichen wie jene in der Gleichung (51) und werden unter Verwendung der im in 10 gezeigten SCHRITTE bestimmten Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 berechnet, wie in der ersten Ausführung.
  • Die anderen Prozesse, die von dem Anlagensteuersystem gemäß der dritten Ausführung durchgeführt werden, sind mit jenen des Anlagensteuersystems gemäß der ersten Ausführung identisch, d.h. es werden die in den 8 bis 19 gezeigten Prozesse durch das Anlagensteuersystem gemäß der dritten Ausführung ausgeführt.
  • Das Anlagensteuersystem gemäß der dritten Ausführung bietet die gleichen Vorteile wie das Anlagensteuersystem gemäß der ersten Ausführung. Die Genauigkeit der geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken des stromabwärtigen O2-Sensors 6 kann erhöht werden, wenn die geschätzte Differenzausgabe MVO2 Balken, die von dem Schätzer 21 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 unter Verwendung der aktuellen Differenzausgabe MVO2 Balken des stromaufwärtigen O2-Sensors 7, der den aktuellen Verhaltenszustand des stromaufwärtigen Auspuffsystems E2 widerspiegelt, und der aktuellen Differenzausgabe kact des LAF-Sensors 8 berechnet ist, verwendet wird, um die geschätzte Differenzausgabe RVO2 Balken zu berechnen.
  • Das Anlagensteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungen beschränkt, sondern kann wie folgt modifiziert werden:
    In des obigen Ausführungen wird der LAF-Sensor (Breitband-Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor) 8 als ein dritter Abgassensor verwendet. Jedoch kann der dritte Abgassensor einen normalen O2-Sensor oder irgendeinen verschiedener anderer Typen von Sensoren umfassen, insofern er das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases erfassen kann.
    In den obigen Ausführungen wird der O2-Sensor 6 als der erste Abgassensor verwendet. Jedoch kann der erste Abgassensor auch irgendeinen verschiedener anderer Typen von Sensoren aufweisen, insofern er die Konzentration einer bestimmten Komponente von Abgas stromab des zu regelnden Abgasreinigers erfassen kann. Wenn z.B. Kohlenmonoxid (CO) in Abgas stromab des Abgasreinigers geregelt werden soll, kann der erste Abgassensor einen CO-Sensor aufweisen. Wenn Stickoxid (NOx) in Abgas stromab des Abgasreinigers geregelt werden soll, kann der erste Abgassensor einen NOx-Sensor aufweisen. Wenn Kohlenwasserstoff (KW) in Abgas stromab des Abgasreinigers geregelt werden soll, kann der erste Abgassensor einen KW-Sensor aufweisen. Wenn der Abgasreiniger einen katalytischen Dreiwegewandler aufweist, dann kann, auch wenn die Konzentration irgendeines der obigen Gaskomponenten erfasst wird, dieser geregelt werden, um die Reinigungsleistung des Abgasreinigers zu maximieren. Wenn der Abgasreiniger einen katalytischen Wandler für Oxidation oder Reduktion aufweist, dann kann die Reinigungsleistung des Abgasreinigers erhöht werden, indem eine zu reinigende Gaskomponente direkt erfasst wird.
  • Ein zweiter Abgassensor, der zwischen den ersten und zweiten katalytischen Wandlern des Abgasreinigers angeordnet ist, braucht nicht notwendigerweise vom gleichen Typ wie der erste Abgassensor sein, wie im Falle der obigen Ausführungen, sondern kann von einem Typ sein, der sich von dem ersten Abgassensor unterscheidet, insofern er die Konzentration einer bestimmten Komponente erfassen kann, die zu der vom ersten Abgassensor erfassten Komponente korreliert. Somit kann der zweite Abgassensor ein solcher Sensor sein, dass dann, wenn dessen Ausgabe variiert, die Ausgabe des ersten Abgassensors in Abhängigkeit von der Ausgabe des zweiten Abgassensors variiert.
  • In den obigen Ausführungen bestimmt der Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 in jedem Steuerzyklus die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) in jedem Steuerzyklus und die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in einem Steuerzyklus zuvor gemäß den jeweiligen unterschiedlichen Prozessen. Jedoch können die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD((k–1) +1), die in einem Steuerzyklus zuvor berechnet ist, als Ersatz für die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) verwendet werden.
  • Insbesondere wird die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD((k–1)+1), die in einem Steuerzyklus vor jedem Steuerzyklus als die Summe der gemäß den Gleichungen (52) – (54) berechneten Ergebnisse (den ersten und dritten Ausführungen) oder der Summe der gemäß den Gleichungen (74) – (76) berechneten Ergebnisse (der zweiten Ausführung) berechnet ist, allgemein als gleich der Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) betrachtet werden, die in dem gegenwärtigen Steuerzklyus als die Summe der gemäß den Gleichungen (22), (24), (25) berechneten Ergebnisse (der ersten und dritten Ausführungen) oder der Summe der gemäß den Gleichungen (71) – (73) berechneten Ergebnisse (der zweiten Ausführung) berechnet ist. Daher könnte die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD((k–1)+1), die in einem Steuerzyklus zuvor berechnet ist, als Ersatz für die Solldifferenzausgabe MO2CMD(k) verwendet werden. In diesem Fall braucht der Gleitmodusregler 17 nur die zeitweilige Solldifferenzausgabe MO2CMD(k+1) in jedem Steuerzyklus zu berechnen, und der Schätzer 16 braucht nur die zeitweilige geschätzte Differenzausgabe RVO2 (k+dr+1) Balken (die ersten und dritten Ausführungen) oder die zweitwellige geschätzte Differenzausgabe RVO2(k+dr1+1) Balken (die zweite Ausführung) berechnen. Daher kann der Steueralgorithmus vereinfacht werden.
  • In den obigen Ausführungen wird der adaptive Gleitmodusregelprozess als der Rückkopplungsregelprozess verwendet, der von dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 und dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 ausgeführt wird. Jedoch können auch verschiedene andere Rückkopplungsprozesse verwendet werden, einschließlich einem PID-Regelprozess und einem Optimalregelprozess.
  • In den obigen Ausführungen bestimmt der Gleitmodusregler 22 des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 die äquivalente Regeleingabe U2eq(k) gemäß der Gleichung (50). Jedoch kann der Gleitmodusregler 22 die äquivalente Regeleingabe U2eq(k) auch gemäß einer Gleichung bestimmen, die der Gleichung (50) ähnlich ist, außer dass die dritten und vierten Terme (die die Solldifferenzausgabe MO2CMD enthaltenden Terme) in den Klammern { } an der rechten Seite der Gleichung (20) weggelassen sind. Dies ist, weil gemäß dem vom Gleitmodusregler 22 ausgeführten adaptiven Gleitmodusregelprozess der Effekt der obigen Weglassung durch die adaptive Regelvorschrifteingabe U2adp absorbiert werden kann, und der Wert der Umschaltfunktion σ1 Balken ausreichend auf "0" konvergiert werden kann. Mit dieser Modifikation können der Schätzer 16 und der Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 den Prozess der Berechnung der zeitweiligen geschätzten Differenzausgabe RVO2 Balken und der zeitweiligen Solldifferenzausgabe MO2CMD weglassen.
  • In den obigen Ausführungen haben die Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 und des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 die gleiche Dauer. Jedoch können diese Steuerzyklen auch unterschiedliche Dauern haben. Gemäß dieser Modifikation können, um den Rückkopplungsfaktor des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 kleiner zu machen als den Rückkopplungsfaktor des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11, die Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 länger gemacht werden als die Steuerzyklen des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11, wenn der Absolutwert des Dämpfparameters Rpole (= sr2/sr1) in Bezug auf die Umschaltfunktion σ1 des Controllers 10 und der Absolutwert des Dämpfparameters Mpole (= sm2/sm1) in Bezug auf die Umschaltfunktion σ2 des Controllers 11 miteinander identisch sind. Allgemeiner gesagt, wenn die Steuerzyklen des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 eine Dauer Tr haben und die Steuerzyklen des stromaufwärtigen Auspuffsystemcontrollers 11 eine Dauer Tm haben, dann Tr ≥ Tm, und die Koeffizienten sr2, sr1, sm2, sm1 in Bezug auf die Umschaltfunktionen σ1, σ2 werden auf diese Werte gesetzt, um der Ungleichung |(–sm2/sm1)·m| s |–sr2/sr1| (m = Tr/Tm) genügen.
  • In den obigen Ausführungen ist der Sollwert RVO2/TARGET für die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 ein konstanter Wert. Wenn jedoch der katalytische Wandler stromab des Abgasreinigers 5 angeordnet ist, dann können die Daten, die zum Konvergieren der Ausgabe des stromab des katalytischen Wandlers angeordneten O2-Sensors auf einen vorbestimmten konstanten Wert erzeugt werden, als der Sollwert RVO2/TARGET für die Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 verwendet werden.
  • In den obigen Ausführungen werden die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1, die Parameter des stromabwärtigen Auspuffsystemmodells sind, durch den Identifizier 15 identifiziert. Jedoch können die Verstärkungskoeffizienten ar1, ar2, br1 auch auf vorbestimmte Festwerte gesetzt werden, oder sie können unter Verwendung eines Kennfelds in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und dem Verschlechterungszustand des zweiten katalytischen Wandlers 4 etabliert werden. Dies gilt auch für das stromaufwärtige Auspuffsystemmodell.
  • In den obigen Ausführungen verwenden der Schätzer 16 und der Gleitmodusregler 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 das gemeinsame stromabwärtige Auspuffsystemmodell. Jedoch können der Schätzer 16 und der Gleitmodusregler 17 auch jeweilige Modelle anwenden. Dies gilt auch für den stromabfwärtigen Auspuffsystemcontroller 11.
  • In den obigen Ausführungen wird das stromabwärtige Auspuffsystemmodell durch ein Diskretzeitsystem ausgedrückt. Jedoch kann das stromabwärtige Auspuffsystemmodell auch durch ein zeitkontinuierliches Modell ausgedrückt werden, und die Prozessalgorithmen des Schätzers 16 und des Gleitmodusreglers 17 des stromabwärtigen Auspuffsystemcontrollers 10 können auf der Basis des zeitkontinuierlichen Modells aufgebaut werden. Dies gilt auch für den stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11.
  • in den obigen Ausführungen ist das stromabwärtige Auspuffsystemmodell unter Verwendung der Differenzausgabe RVO2 des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und der Differenzausgabe MVO2 des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 aufgebaut. Jedoch kann das stromabwärtige Auspuffsystemmodell auch unter Verwendung der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 und der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 aufgebaut werden. Dies gilt auch für das stromaufwärtige Auspuffsystemmodell.
  • In den obigen Ausführungen ist das Anlagensteuersystem, wo das gesamte Auspuffsystem E als die Anlage dient, als Beispiel beschrieben worden.
  • Jedoch ist das Anlagensteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die obigen Ausführungen beschränkt.
  • Nachfolgend wird ein Anlagensteuersystem gemäß einer noch anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf 20 beschrieben.
  • Wie in 20 gezeigt, wird eine Anlage 4 mit einer Alkalilösung mit einer Strömungsrate versorgt, die durch ein Flussratensteuerventil (einen Aktuator) 41 reguliert werden kann. Die Anlage 40 mischt die zugeführte Alkalilösung mit einer sauren Lösung an einer Mischeinheit 42, und verrührt sie mit Rührern 43, 44 zu einer Mischlösung.
  • Das Anlagensteuersystem gemäß der in 20 gezeigten Ausführung dient zur Steuerung/Regelung der Strömungsrate der der Anlage 40 zugeführten Alkalilösung zum Einstellen des pH der Mischlösung (des Gemisches der Alkalilösung und der sauren Lösung), die von der Anlage 40 abgegeben wird, auf einen gewünschten pH, d.h. einen einem Neutralwert entsprechenden pH.
  • Wie mit den gestrichelten Linien in 20 angegeben, ist die Anlage 40 in eine erste Teilanlage 40a, die den stromaufwärtigen Rühren 43 und die Mischeinheit 42 enthält, und eine zweite Teilanlage 40b, die den stromabwärtigen Rührer 44 enthält, aufgeteilt. Die Anlage 40 ist aus diesen ersten und zweiten Teilanlagen 40a, 40b aufgebaut.
  • Das Anlagensteuersystem hat einen pH-Sensor 45 (erstes Erfassungsmittel), der am Auslass der Anlage 40 angeordnet ist, um den pH der von der Anlage 40 abgegebenen Mischlösung, die insgesamt von der Anlage 40 erzeugt wird, zu erfassen, einen pH-Sensor 46 (zweites Erfassungsmittel), der zwischen der ersten Teilanlage 40a und der zweiten Teilanlage 40b angeordnet ist, um den pH der von der ersten Teilanlage 40a zu der zweiten Teilanlage 40b gelieferten Mischlösung zu erfassen, einen pH-Sensor 47 (drittes Erfassungsmittel), der am Einlass der Anlage 40 angeordnet ist, um eine Strömungsrate der der ersten Teilanlage 40a zugeführten Alkalilösung zu erfassen, d.h. der der Anlage 40 zugeführten Alkalilösung, sowie eine Steuereinheit 48 zur Durchführung einer Prozessoperation (später beschrieben) auf der Basis jeweiliger Ausgaben V1/OUT, V2/OUT, V3/OUT der pH-Sensoren 45, 46 und der Strömungsratensensor 47.
  • Die Steuereinheit 48 umfasst einen Mikrocomputer oder dgl. Die Steuereinheit 48 umfasst einen ersten Controller 49 (erstes Steuerprozessmittel) zum sequenziellen Erzeugen eines Sollwerts V2CMD für die Ausgabe V2/OUT des pH-Sensors 44, d.h. eines Sollwert für den pH der Mischlösung, die von der ersten Teilanlage 40a der zweiten Teilanlage 40b zugeführt wird, um die Ausgabe V1/OUT des pH-Sensors 43, d.h. den erfassten Wert des pH der von der zweiten Teilanlage 40b erzeugten Mischlösung auf einen vorbestimmten Sollwert V1/TARGET zu konvergieren, einen zweiten Controller 50 (zweites Steuerprozessmittel) zum sequenziellen Erzeugen eines Sollwert V3CMD für die Ausgabe V3/OUT des Strömungsratensensors 47, d.h. einer Sollströmungsrate für die der ersten Teilanlage 40b zuzuführende Alkalilösung, um die Ausgabe VO2/OUT des pH-Sensors 44 auf den Sollwert V2CMD zu konvergieren, sowie einen Ventilcontroller 51 (Aktuatorsteuermittel) zum Steuern/Regeln des Betriebs des Strömungsratensteuerventils 41 zum Konvergieren der Ausgabe V3/OUT des Strömungsratensensors 47 auf den Sollwert V3CMD.
  • Der erste Controller 49 entspricht dem stromabwärtigen Auspuffsystemcontroller 10 in dem Anlagensteuersystem gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführung, und hat einen Identifizierer, einen Schätzer, einen Gleitmodusregler etc. (nicht gezeigt), wie der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10.
  • Die Ausgaben V1/OUT, V2/OUT der pH-Sensoren 45, 46 entsprechen jeweils der Ausgabe RVO2/OUT des stromabwärtigen O2-Sensors 6 bzw. der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 in der ersten Ausführung, und die zweite Teilanlage 40b entspricht dem stromabwärtigen Auspuffsystem E1 in der ersten Ausführung. Die Prozessalgorithmen des Identifizierers, des Schätzers und des Gleitmodusreglers des ersten Controllers 49 sind in der gleichen Weise aufgebaut wie der stromabwärtige Auspuffsystemcontroller 10.
  • Der vom ersten Controller 49 erzeugte Sollwert V2CMD entspricht dem Sollwert MVO2/TARGET (= MO2CMD + MVO2/BASE) für die Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7. Jedoch kann der erste Controller 49 die Differenz zwischen dem Sollwert V2CMD und einem vorbestimmten Referenzwert (entsprechend dem Referenzwert MVO2/BASE in der ersten Ausführung) anstelle des Sollwerts V2CMD erzeugen. Die Gesamttotzeit dr in der ersten Ausführung entspricht der Gesamttotzeit, die die Summe der Totzeit (entsprechend der Totzeit dr1) der zweiten Teilanlage 40b und der Totzeit (entsprechend der Totzeit br2) eines Systems ist, das den zweiten Controller 50, den Ventilcontroller 51, das Strömungsratensteuerventils 41 und die erste Teilanlage 40a umfasst.
  • Der zweite Controller 50 entspricht dem stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11 in der ersten Ausführung und hat einen Identifizierer, einen Schätzer, einen Gleitmodusregler etc. (nicht gezeigt), wie beim stromaufwärtigen Auspuffsystemcontroller 11.
  • Die Ausgabe V2/OUT des pH-Sensors 46 und die Ausgabe V3/OUT des Strömungsratensensors 47 entsprechen jeweils der Ausgabe MVO2/OUT des stromaufwärtigen O2-Sensors 7 und der Ausgabe KACT des LAF-Sensors 8, und die erste Teilanlage 40a entspricht dem stromaufwärtigen Auspuffsystem E2 in der ersten Ausführung. Die Prozessalgorithmen des Identifizierers, des Schätzers und des Gleitmodusreglers des zweiten Controllers 50 sind in der gleichen Weise aufgebaut wie der stromaufwärtige Auspuffsystemcontroller 11.
  • Der vom zweiten Controller 50 erzeugte Sollwert V3CMD entspricht dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD in der ersten Ausführung. Die Gesamttotzeit dm in der ersten Ausführung entspricht der Gesamttotzeit, die die Summe der Totzeit (entsprechend der Totzeit dm1) der ersten Teilanlage 40a und der Totzeit (entsprechend der Totzeit dm2) eines Systems ist, das den Ventilcontroller 51 und das Strömungsratensteuerventil 41 umfasst.
  • Wie bei dem allgemeinen Rückkopplungsregler 28 in der ersten Ausführung hat der Ventilcontroller 51 einen PID-Regler oder einen adaptiven Regler, der einen Befehlswert zum Öffnen des Strömungsratensteuerventils 41 erzeugt, um die Ausgabe V3/OUT (die erfasste Strömungsrate) des Strömungsratensensors 47 auf den Sollwert V3CMD zu konvergieren, und stellt die Öffnung des Strömungsratensteuerventils 41 entsprechend dem erzeugten Befehlswert ein.
  • Im in 20 gezeigten Anlagensteuersystem werden der Steuer/Regelprozess der zweiten Teilanlage 40b und der Steuer/Regelprozess der ersten Teilanlage 40a jeweils von dem ersten Controller 49 bzw. dem zweiten Controller 50 ausgeführt. Auch wenn daher die Gesamttotzeit der Anlage 40 lang ist, kann der pH der Mischlösung, die schließlich von der Anlage 40 erzeugt wird, genau und stabil auf einen gewünschten pH geregelt werden.
  • Das in 20 gezeigte Anlagensteuersystem ist in Zuordnung zu dem Anlagensteuersystem gemäß der ersten Ausführung beschrieben worden. Jedoch kann das in 20 gezeigte Anlagensteuersystem auch so aufgebaut werden, dass es den Anlagensteuersystemen gemäß den zweiten und dritten Ausführungen zugeordnet ist.
  • Das in 20 gezeigte Anlagensteuersystem kann in der oben beschriebenen Weise in Bezug auf die Anlagensteuersysteme gemäß den ersten, zweiten und dritten Ausführungen modifiziert werden.
  • Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben worden sind, sollte es sich verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (20)

  1. Anlagensteuersystem zum Steuern/Regeln einer Anlage (E) zum Erzeugen einer Ausgabe aus einer Eingabe aufeinanderfolgend durch eine erste Teilanlage (E2) und eine zweite Teilanlage (E1), umfassend: einen Aktuator zum Erzeugen einer Eingabe zu der Anlage (E); ein erstes Erfassungsmittel (6) zum Erfassen einer Ausgabe aus der Anlage (E); ein zweites Erfassungsmittel (7) zum Erfassen einer Ausgabe aus der ersten Teilanlage, die durch die erste Teilanlage in Abhängigkeit von der Eingabe zu der Anlage erzeugt wird; ein drittes Erfassungsmittel (8) zum Erfassen der Eingabe zu der Anlage; ein erstes Steuerprozessmittel (10) zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Sollwert für eine Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, der erforderlich ist, um eine Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess; ein zweites Steuerprozessmittel (11) zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die eine Solleingabe zu der Anlage (E) repräsentieren, die erforderlich ist, um die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) auf den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) zu konvergieren, der durch die Daten repräsentiert wird, die durch das erste Steuerprozessmittel (10) erzeugt werden, gemäß einem Rückkopplungsregelprozess; ein Aktuatorsteuermittel zum Einstellen einer Ausgabe des Aktuators in die Solleingabe zu der Anlage (E), die durch die Daten repräsentiert wird, die durch das zweite Steuerprozessmittel (11) erzeugt werden; ein erstes Schätzmittel (16) zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) nach einer Totzeit der zweiten Teilanlage (E1) repräsentieren, unter Verwendung der Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel (6, 7); ein zweites Schätzmittel (21) zum sequenziellen Erzeugen von Daten, die einen Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) nach einer Gesamttotzeit repräsentieren, die die Summe einer Totzeit der ersten Teilanlage (E2) und der Totzeit eines Systems ist, das das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst, unter Verwendung der Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel (7, 8); und wobei das erste Steuerprozessmittel (10) ein Mittel umfasst, um Daten zu erzeugen, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, unter Verwendung der durch das erste Schätzmittel (16) erzeugten Daten, und wobei das zweite Steuerprozessmittel (11) ein Mittel umfasst, um Daten zu erzeugen, die die Solleingabe zu der Anlage (E) repräsentieren, unter Verwendung der durch das zweite Schätzmittel (21) erzeugten Daten.
  2. Anlagensteuersystem nach Anspruch 1, worin die Anlage (E) ein Auspuffsystem umfasst, das von einer Position stromauf eines Abgasreinigers (5), der einen ersten katalytischen Wandler (3) und einen zweiten katalytischen Wandler (4) umfasst, die stromab aufeinanderfolgend in einer Auspuffleitung eines Verbrennungsmotors (1) angeordnet sind, zu einer Position stromab des Abgasreinigers (5) reicht, wobei das Auspuffsystem den Abgasreiniger (5) enthält, wobei die erste Teilanlage (E2) ein System umfasst, das von der Position stromauf des Abgasreinigers (5) zu einer Position zwischen den ersten und zweiten katalytischen Wandlern (3, 4) reicht, wobei die zweite Teilanlage (E1) ein System umfasst, das von der Position zwischen den ersten und zweiten katalytischen Wandlern zu der Position stromab des Abgasreinigers (5) reicht, und worin die Eingabe zu der Anlage (3), wie durch das dritte Erfassungsmittel (8) erfasst, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft- Kraftstoff-Gemisches umfasst, das in dem Verbrennungsmotor (1) als der Aktuator zum Erzeugen des Abgases verbrannt wird, das in den Abgasreiniger (5) eintritt, wobei die Ausgabe von der Anlage, wie durch das erste Erfassungsmittel (6) erfasst, die Konzentration einer Komponente des Abgases umfasst, das durch den Abgasreiniger (5) hindurchgetreten ist, und die Ausgabe der ersten Teilanlage (E2), wie durch das zweite Erfassungsmittel (7) erfasst, die Konzentration einer Komponente des Abgases umfasst, das durch den ersten katalytischen Wandler (3) in den zweiten katalytischen Wandler (4) eingeführt wird.
  3. Anlagensteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin das erste Steuerprozessmittel (10) ein Mittel umfasst, um die Daten zu erzeugen, die den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, um den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) nach der Totzeit der zweiten Teilanlage (E1), wie durch die vom ersten Schätzmittel (16) erzeugten Daten repräsentiert, auf den Sollwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) zu konvergieren, und das zweite Steuerprozessmittel (11) ein Mittel umfasst, um die Daten zu erzeugen, die die Solleingabe zu der Anlage (E) repräsentieren, um den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) nach der Gesamttotzeit, wie durch die vom zweiten Schätzmittel (21) erzeugten Daten repräsentiert, auf den Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) zu konvergieren.
  4. Anlagensteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin das erste Schätzmittel (16) ein Mittel umfasst, um die Daten zu erzeugen, die den Schätzwert für die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) repräsentieren, gemäß einem Algorithmus, der auf der Basis eines Modells der zweiten Teilanlage (E1) aufgebaut ist, das ein Verhalten der zweiten Teilanlage (E1) als ein System ausdrückt zum Erzeugen von Daten, die die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) repräsentieren, aus Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, mit einer Totzeit und einer Ansprechverzögerung.
  5. Anlagensteuersystem nach Anspruch 4, worin das Modell der zweiten Teilanlage (E1) ein Modell umfasst, das das Verhalten der zweiten Teilanlage (E1) ausdrückt, unter Verwendung der Differenz zwischen der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, sowie der Differenz zwischen der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) repräsentieren.
  6. Anlagensteuersystem nach Anspruch 4, das ferner ein Identifikationsmittel (15) umfasst, zum sequenziellen Identifizieren von zu etablierenden Parametern des Modells der zweiten Teilanlage (E1) unter Verwendung der Ausgaben der ersten und zweiten Erfassungsmittel (6, 7).
  7. Anlagensteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin das zweite Schätzmittel (21) ein Mittel umfasst zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, gemäß einem Algorithmus, der auf der Basis eines Modells der ersten Teilanlage (E2) aufgebaut ist, das ein Verhalten der ersten Teilanlage (E2) als ein System ausdrückt zum Erzeugen von Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, aus Daten, die die Ausgabe des dritten Erfassungsmittels (8) repräsentieren, mit einer Totzeit und einer Ansprechverzögerung.
  8. Anlagensteuersystem nach Anspruch 7, worin das zweite Schätzmittel (21) ein Mittel umfasst zum Erzeugen der Daten, die den Schätzwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren, unter Verwendung der vorausliegenden Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel (7, 8) und der Solleingabe zu der Anlage, wie durch die Daten repräsentiert, die durch das zweite Steuerprozessmittel (11) erzeugt werden, unter der Annahme, dass eine Ist-Ausgabe des dritten Erfassungsmittels (8) nach der Totzeit eines Systems, das das Aktuatorsteuermittel und den Aktuator umfasst, gleich der Solleingabe zu der Anlage ist, wie durch die Daten repräsentiert, die durch das zweite Steuerprozessmittel (11) erzeugt werden.
  9. Anlagensteuersystem nach Anspruch 7, worin das Modell der ersten Teilanlage (E2) ein Modell umfasst, welches das Verhalten der ersten Teilanlage (E2) ausdrückt, unter Verwendung der Differenz zwischen der Ausgabe des dritten Erfassungsmittels (8) und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des dritten Erfassungsmittels (8) repräsentieren, sowie der Differenz zwischen der Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) und einem vorbestimmten Referenzwert dafür als die Daten, die die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) repräsentieren.
  10. Anlagensteuersystem nach Anspruch 7, das ferner ein Identifikationsmittel (15) umfasst zum sequenziellen Identifizieren von zu etablierenden Parametern des Modells der ersten Teilanlage (E2) unter Verwendung der Ausgaben der zweiten und dritten Erfassungsmittel (7, 8).
  11. Anlagensteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin der Rückkopplungsregelprozess, der durch das erste Steuerprozessmittel (10) ausgeführt wird, einen Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ umfasst.
  12. Anlagensteuersystem nach Anspruch 11, worin der Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ einen Gleitmodusregelprozess umfasst.
  13. Anlagensteuersystem nach Anspruch 12, worin der Gleitmodusregelprozess einen adaptiven Gleitmodusregelprozess umfasst.
  14. Anlagensteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin der Rückkopplungsregelprozess, der durch das zweite Steuerprozessmittel (11) ausgeführt wird, ein Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ umfasst.
  15. Anlagensteuersystem nach Anspruch 14, worin der Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ einen Gleitmodusregelprozess umfasst.
  16. Anlagensteuersystem nach Anspruch 15, worin der Gleitmodusregelprozess einen adaptiven Gleitmodusregelprozess umfasst.
  17. Anlagensteuersystem nach Anspruch 12, das ferner ein Mittel umfasst zum Bestimmen der Stabilität eines Prozesses zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) auf den vorbestimmten Sollwert gemäß dem Gleitmodusregelprozess, worin das zweite Steuerprozessmittel ein Mittel zum Erzeugen der Daten umfasst, die die Solleingabe zu der Anlage (E) repräsentieren, wobei der Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) ein vorbestimmter Wert ist, wenn der Prozess zum Konvergieren der Ausgabe des ersten Erfassungsmittels (6) auf den vorbestimmten Sollwert als unstabil bewertet wird.
  18. Anlagensteuersystem nach Anspruch 2, worin das erste Erfassungsmittel (6) einen Abgassensor umfasst zum Erzeugen einer Ausgabe in Abhängigkeit von der Konzentration einer Komponente des Abgases, das durch den zweiten katalytischen Wandler (4) hindurchgetreten ist, wenn der Abgassensor aktiviert ist, und das zweite Steuerprozessmittel (11) ein Mittel umfasst zum Bestimmen, ob das erste Erfassungsmittel (6) aktiviert ist oder nicht, sowie ein Mittel zum Erzeugen der Daten, die die Solleingabe zu der Anlage repräsentieren, wobei der Sollwert für die Ausgabe des zweiten Erfassungsmittels (7) ein vorbestimmter Wert ist, wenn das erste Erfassungsmittel (6) als inaktiviert bewertet wird.
  19. Anlagensteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, worin der von dem ersten Steuerprozessmittel (10) ausgeführte Rückkopplungsregelprozess einen Rückkopplungsfaktor hat, der kleiner ist als der Rückkopplungsfaktor des von dem zweiten Steuerprozessmittel (11) ausgeführten Rückkopplungsregelprozesses.
  20. Anlagensteuersystem nach Anspruch 19 , worin zumindest einer der Rückkopplungsregelprozesse, die durch das erste und zweite Steuerprozessmittel (10, 11) ausgeführt werden, einen Regelprozess vom reaktionsanzeigenden Typ umfasst.
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