DE10148973A1

DE10148973A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Einspritzmenge vorzugsweise für direkteinspritzende Dieselmotoren

Info

Publication number: DE10148973A1
Application number: DE2001148973
Authority: DE
Inventors: Uwe Becker; Marc Horstmann; Andreas Koerber; Elmar Matthes
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Einspritzmenge für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für direkteinspritzende Dieselmotoren, bei dem ein Modell in Form eines neuronalen Netzes zur Bestimmung des aktuell abgegebenen Drehmomentes der Brennkraftmaschine genutzt wird. Das vom Motor gewünschte Soll- Drehmoment ist dabei Ausgangsgröße eines Sollwertformers.
Die Leistung eines Motors an einem bestimmten Betriebspunkt ergibt sich aus der aktuellen Drehzahl und dem momentanen Drehmoment. Das Drehmoment ist bei einem Dieselmotor hauptsächlich von der eingespritzten Kraftstoffmenge abhängig. Motorsteuergeräte mit einem drehmomentgeführten Konzept ermitteln das Soll-Drehmoment, das der Motor abgeben soll, aus dem vom Fahrer, unterschiedlichsten Komfortfunktionen (z. B. Drehzahlregler, Geschwindigkeitsregler) sowie von externen Steuergeräten geforderten Wunsch-Drehmoment. Das Motormanagement bewertet diese Wunsch-Drehmomente und liefert ein Soll-Drehmoment, das entsprechend den physikalischen Randbedingungen (Einspritzzeitpunkt, Ladedruck, Luftmenge etc.) in eine Einspritzmenge umgesetzt wird. Der Stand der Technik im Bereich der Drehmomentumsetzung/-ermittlung bei Dieselmotoren ist konzeptabhängig.
Allgemein vorbekannt sind Verfahren zur Berechnung der Soll-Einspritzmenge, die von einem proportionalen Verhalten von Einspritzmenge und Motordrehmoment ausgehen und die Einspritzmenge gemäß des Wunsch-Drehmomentes steuern. Das abgegebene Drehmoment ist bei einem Dieselmotor hauptsächlich von der eingespritzten Kraftstoffmenge abhängig, es wird jedoch zusätzlich von weiteren Einflussgrößen wie Einspritzzeitpunkt, Ladedruck, AGR, Einspritzdruck beeinflusst. Der Wirkungsgrad des Motors ist dabei vom Arbeitspunkt und weiteren Einflussgrößen abhängig.
Vorbekannt ist aus der DE 198 50 581 C1 ein Verfahren zur Ermittlung des Drehmomentes, wobei aus einem Kennfeld von Drehzahl und Last ein maximales Motordrehmoment ermittelt wird, das nachfolgend mit mindestens einem Wirkungsgradparameter korrigiert wird. Der Wirkungsgrad wird dabei aufgrund der Abweichungen der Parameter Lambda, AGR-Rate, Zündwinkel, Einspritzzeitpunkt etc. von ihrem vorher bestimmten Normwert gebildet. Es wird damit ein wirkungsgradabhängiges Ist-Drehmoment berechnet. Für eine genaue Berechnung des Drehmomentes kann es notwendig sein, eine Vielzahl von Parametern zu bestimmen. Zur Durchführung des Verfahrens ist für jeden der Wirkungsgradparameter die Festlegung eines Normparameters für die entsprechende drehmomentbeeinflussende Kenngröße des Motors (Lambda, AGR-Rate, Zündwinkel, Einspritzzeitpunkt etc.) notwendig. Der/die Wirkungsgradparameter können wiederum arbeitspunktabhängig sein, so dass drehzahl- /lastspezifische Normwerte vorgegeben werden müssen, um aus der Abweichung von diesen den Wirkungsgrad bestimmen zu können. Eine genaue Bestimmung des Drehmomentes ist damit nur mit großem Aufwand bzw. einem komplizierten Modell möglich.
Allgemein vorbekannt sind neuronale Netze und deren Eigenschaft, nichtlineare, komplexe Prozessmodelle abzubilden. Mit einer Anzahl geeigneter Lerndaten ist es möglich, einen Prozess als "Black Box" gemäß seinem Ein- und Ausgangsverhalten zu beschreiben, ohne über ein theoretisches/physikalisches Prozessmodell zu verfügen.
Vorbekannt ist aus der WO 96/05421 die Anwendung eines neuronalen Netzes zur Steuerung der Einspritzmenge bzw. des Zündzeitpunktes eines Motors. Eingangsgrößen des neuronalen Netzes sind Drehzahl, Last, Motortemperatur, Lambda und ggf. weitere Einflussgrößen. Eine Ermittlung des vom Motor abgegebenen Drehmomentes bzw. ein Vergleich mit dem gewünschten Drehmoment erfolgt nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, mittels eines Modells die Soll-Einspritzmenge für einen Motor in Abhängigkeit vom gewünschten Motordrehmoment möglichst genau zu bestimmen und dabei ein einfach in ein Fahrzeugsteuergerät integrierbares Modell zu schaffen. Das Modell soll die Verarbeitung einer Vielzahl von Einflussgrößen ermöglichen und mittels am Prüfstand oder im Fahrzeugbetrieb aufgenommener Daten des Motors durch einen Lernalgorithmus automatisch erstellt werden können. Nachfolgend soll aus Soll- und Ist- Drehmoment ein zur Einspritzmenge äquivalentes Stellsignal für die Ansteuerung von Einspritzelementen generiert werden.
Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Bildung eines Modells für die Ermittlung des Ist- Drehmomentes mittels eines neuronalen Netzes. Neuronale Netze sind insbesondere geeignet, ein nichtlineares, von vielen Parametern abhängiges Ein-Ausgangsverhalten in einem Modell abzubilden. Es bedarf dazu keiner komplizierten theoretischen Modellbildung. Für die Ermittlung des Istwertes des von einer Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmomentes mit einer hohen Genauigkeit sind eine Vielzahl einzelner Parameter auszuwerten. Insbesondere die den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine beeinflussenden Parameter (z. B. Drehzahl, Einspritzverlauf, Temperatur, Luftdruck etc.) müssen dabei berücksichtigt werden. Ein genaues theoretisches Prozessmodell aufzustellen, ist für einen komplexen Zusammenhang mit großem Aufwand verbunden und wäre praktisch in ein Fahrzeugsteuergerät nicht portierbar. Das Anlernen des Modells kann mit am Prüfstand aufgenommenen Daten erfolgen, wobei unter Verwendung eines Lernalgorithmus die Erstellung des Modells automatisch erfolgt. Auf diese Weise werden Applikationszeit sowie kostenintensive Arbeit am Prüfstand gespart. Die automatische Erstellung begünstigt die Portierbarkeit für unterschiedliche Motorentypen. Norm- bzw. Grenzwerte der wirkungsgradbestimmenden Parameter müssen durch die automatische Erstellung mit einem Lernalgorithmus nicht ermittelt werden.
Erfindungsgemäß vorteilhaft werden Einspritzmengenregler, Soll- und Ist-Drehmoment in einzelnen Modulen gerechnet. Das neuronale Netz zur Ermittlung des Ist-Drehmomentes kann damit als virtueller Drehmomentsensor genutzt werden. Die Drehmomentermittlung ist somit ein austauschbares Modul und kann mit einem neu angelernten neuronalen Netz auf verschiedene Motorenplattformen portiert werden.
Das Modell zum Ermitteln des Ist-Drehmomentes ist auch in der Auswahl der Eingangsgrößen leicht anpassbar. Gemäß der Genauigkeitsanforderungen können weitere Eingangsgrößen hinzu genommen oder entfernt werden. Ein entsprechend neu angelerntes Netz wird dann an die Stelle des bisherigen Modells gesetzt. Weitere Änderungen in Verfahren bzw. Vorrichtung sind durch die über das Drehmoment definierte Schnittstelle nicht notwendig.
Die einzeln ausgeführten Module Ermittlung des Ist-Drehmomentes, Sollwertformung und Ermittlung der Einspritzmenge gestatten eine separate Parametrierbarkeit der Module. Der Einspritzmengenregler kann als parametrierbarer Regler ausgeführt sein, der ein gemäß dem Soll- oder Istwert des Drehmomentes bzw. einzelner Motor-, Fahrzeug- oder Umgebungsparameter angepasstes Verhalten aufweist. Die Motordynamik ist damit über die Art und Weise der Umsetzung des Sollwertes des Drehmomentes in eine Einspritzmenge zentral regelbar.
Erfindungsgemäß vorteilhaft besitzt die Regelung eine kaskadenähnliche Struktur. Die Einheit zur Ermittlung des Istwertes des Drehmomentes bildet den unterlagerten Regelkreis. Im Modell ist letztlich das Verhalten des Motors ausgehend vom Istwert der Einspritzmenge, dem Einspritzverlauf, der Drehzahl und den weiteren wirkungsgradbestimmenden Kenngrößen des Motors abgelegt. Die innere Regelschleife wird über die rückgeführte Einspritzmenge geschlossen. Überlagert ist dem inneren Regelkreis ein Führungsgrößenregler. Dieser bildet sich in der erfindungsgemäßen Struktur als Sollwertformer ab. Die äußere Regelschleife wird über das Fahrzeug d. h. dessen Geschwindigkeit geschlossen. Diese kann als Eingangsgröße des Tempomaten bzw. über den Fahrerwunsch rückgeführt werden. Die komplexe Regelstrecke, Fahrer oder Fahrgeschwindigkeit bestimmende Komfortfunktionen, Sollwertbestimmung und Einspritzmengenbestimmung über die Abweichung Soll-Istwert des Drehmomentes wird vorteilhaft in die zwei oben beschriebenen Regelkreise aufgebrochen. Vorteilhaft ist dabei die schnelle Ausregelung von Störgrößen durch den schnellen, inneren Mengenregelkreis, wobei die Komfortfunktionen sowie die Anforderungen externer Steuergeräte und deren Zusammenspiel im überlagerten Sollwertregler gerechnet werden.
Der modulare Aufbau ermöglicht weiterhin die einfache Einbindung bzw. ein einfaches Ersetzen des Modells durch einen Drehmomentsensor. Derartige Sensoren sind für Serienanwendungen in Fahrzeugen derzeit nicht verfügbar, können in Zukunft jedoch das Modell ersetzen bzw. parallel zu diesem betrieben werden. Bei einem Parallelbetrieb kann das Modell als Überwachungsmodul weiter betrieben werden und den Sensor auf Plausibilität überwachen. Weiterhin könnte, z. B. im Rahmen einer Notfahrfunktion bei Störung des Sensors, auf das modellbasiert ermittelte Drehmoment zurückgegriffen werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Systems in einem Blockschaltbild,
Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der erfindungsgemäßen Struktur in einem Blockschaltbild,
Fig. 3 eine Ausführung des neuronalen Netzes zur Bestimmung des Ist- Drehmomentes,
Fig. 4 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild die Einbindung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der Einspritzmenge EM in einer vereinfachten Darstellung. Anhand des Blockschaltbildes wird nachfolgend die Struktur des Verfahrens sowie der Vorrichtung zu deren Durchführung beschrieben.
Dargestellt ist eine momentgeführte Steuerung eines Motors 1, vorzugsweise eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung, der maßgeblich über die Stellgröße Einspritzmenge EM gesteuert wird. Weitere Stellgrößen wie z. B. die Einspritzverlaufsformung, Einspritzzeit, Einspritzdruck, Ladedruck sind in der vereinfachten Darstellung nicht berücksichtigt, können jedoch im realen System zusätzlich zur Steuerung benutzt werden. Die Führungsgröße für die Einspritzmengenregelung ist das Soll-Drehmoment D_soll, das von einem Sollwertformer 5 aus Anforderungen des Fahrers 6 oder entsprechend der Anforderungen externer Komfortfunktionen S_{D-Wunsch 1} bis S_{D-Wunsch x} exemplarisch hier dargestellt der Tempomat 7, bereitgestellt wird. Der Sollwert des Drehmomentes D_soll und der mittels eines Modells 4 gewonnene Istwert D_ist-Modell des vom Motor 1 abgegebenen Drehmomentes werden einer Summationsstelle 8 zugeführt, an welcher die Regelabweichung D_soll - D_ist-Modell berechnet wird. Auf Basis der Regelabweichung berechnet ein Einspritzmengenregler 3 die zum Ausregeln notwendige Einspritzmenge EM. Die Umsetzung erfolgt mittels dazu äquivalenter Stellsignale für die Einspritzelemente - nicht dargestellt -. Zur Berechnung des Istwertes des Drehmomentes D_ist-Modell mittels des Modells 4 werden vom Motor 1 wenigstens die Drehzahl DZ und die Einspritzmenge EM dem Modell 4 als Eingangsgrößen zugeführt. Für die Berechnung des Istwertes des Drehmomentes D_soll können weitere Eingangsgrößen S_{modell 1-x} hinzugenommen werden (siehe nachfolgende Beschreibung zu Fig. 2). Das vom Motor 1 erzeugte Drehmoment D_ist wirkt auf ein Fahrzeug 2 und wird über dessen Getriebe und Antrieb in eine Fahrzeuggeschwindigkeit v_ist umgesetzt. Die Regelung des vom Motor 1 abgegebenen Drehmomentes D_ist bildet den unterlagerten Regelkreis einer Kaskadenregelung. Regelstrecke für die Drehmomentregelung ist der Motor 1. Das vom Motor 1 abgegebene Drehmoment D_ist wird nicht direkt gemessen, sondern aus Drehzahl DZ, Einspritzmenge EM sowie weiteren wirkungsgradbeeinflussenden Größen des Motors 1 mittels des Modells 4 ermittelt. Stellgröße der unterlagerten Regelung ist die Einspritzmenge EM.
Die Berechnung des Sollwertes des vom Motor 1 abgegebenen Drehmomentes D_ist bildet den überlagerten Regelkreis. Das Wunschdrehmoment D_Wunsch wird entweder vom Fahrer 6 oder von externen Komfortfunktionen S_{D-Wunsch 1} bis S_{D-Wunsch x}, z. B. dem Tempomaten 7, vorgegeben. Weitere Anforderungen können von anderen Steuerfunktionen wie Antriebsschlupfregelung, Drehzahlbegrenzer usw. (siehe Beschreibung zu Fig. 2) dem Sollwertformer 5 zugeführt werden.
In Fig. 2 ist in einem Blockschaltbild ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Systems in einer Prinzipdarstellung gezeigt. Dem Sollwertformer 5 liegen die Signale S_{D-Wunsch 1} bis S_{D-Wunsch x} eingangsseitig an. Aus diesen Signalen bildet der Sollwertformer 5 das vom Motor 1 geforderte Soll-Drehmoment D_soll. Der Sollwertformer 5 kann dabei ein mehrdimensionales Kennfeld, ein Berechnungsalgorithmus oder eine Kombination aus diesen sein. Die das Soll- Drehmoment D_soll bestimmenden Eingangssignale S_{D-Wunsch 1}-S_{D-Wunsch x} sind die Anforderungen vom Fahrer 6, von Komfortsystemen wie Tempomat 7, Antriebsschlupfregelung, Gangwahlautomatik und Elektronischer Stabilitätskontrolle sowie von Begrenzern wie dem Geschwindigkeitsbegrenzer (z. B. für Winterreifen). Der Sollwertformer 5 bildet aus den Eingangsgrößen S_{D-Wunsch 1}-S_{D-Wunsch x} einen Drehmomentsollwert D_Soll, der an einer Summationsstelle 8 mit dem Istwert des Drehmomentes D_ist-Modell, der aus dem Modell 4 gewonnen wird oder dem Istwert des Drehmomentes D_ist-Sensor, der mittels eines Sensors gemessen wird, verknüpft. In dem Modell 4 wird aus den Eingangssignalen S_{modell 1} bis S_{modell x} der Istwert des Drehmomentes D_ist-Modell ermittelt. Für die Ermittlung des Drehmomentes sind die Einspritzmenge EM und die Drehzahl DZ notwendige Eingangsgrößen. Weitere den Wirkungsgrad des Motors 1 beeinflussende Eingangsgrößen sind Einspritzverlauf, Einspritzzeitpunkt, Einspritzdruck, Ladedruck, AGR-Rate und Temperaturwerte (Motor, Ansaugluft, Kraftstoff). Welche der Eingangssignale dem Modell angeschlossen sind, ist insbesondere von den Genauigkeitsanforderungen abhängig. Je mehr wirkungsgradbeeinflussende Einflussgrößen im Modell abgebildet werden, um so genauer entspricht der aus dem Modell 4 berechnete Istwert des Drehmomentes D_ist-Modell dem tatsächlichen Istwert des Drehmomentes D_ist. Parallel zu dem aus dem Modell 4 berechneten Istwert des Drehmomentes D_ist-Modell ist das Signal eines Drehmomentsensors D_ist-Sensor einem Auswahlschalter 10 anschaltbar. Eine Überwachungseinheit 9 kann zwischen beiden Signalen aufgrund einer Plausibilitätsüberwachung umschalten. Der Drehmomentsensor kann mit dem aus dem Modell 4 erzeugten Istwert des Drehmoments D_ist-Modell überwacht werden, wobei im Fehlerfall dieser Wert als Ersatzwert verwendet werden kann.
Die Regelabweichung zwischen Soll-D_soll und Istwert D_ist-Modell des Drehmomentes ist Ausgangsgröße der Summationsstelle 8 und liegt dem Einspritzmengenregler 3 eingangsseitig an. Dieser stellt am Ausgang die Einspritzmenge EM bereit. Nachfolgend werden - nicht dargestellt - die Einspritzelemente mit einem zur Einspritzmenge EM äquivalenten Stellsignal angesteuert und es wird dementsprechend Kraftstoff dem Motor 1 zugeführt. Der Einspritzmengenregler 3 kann ein parametrierbarer Regler sein, der aufgrund von Eingangsgrößen S_{D-Wunsch 1}bisS_{D-Wunsch x}, des Sollwertformers 5, z. B. der Fahrgeschwindigkeit oder der Gangwahl, eine in der Dynamik angepasste Einspritzmenge EM bereitstellt.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung des Modells 4 zur Ermittlung des Istwertes des Drehmomentes D_ist-Modell als neuronales feed-forward Netz. Einer Anzahl von Eingangsneuronen sind die Eingangsgrößen des Modells 4 angeschlossen. Es existieren jeweils genauso viele Eingangsneuronen EN wie wirkungsgradbeeinflussende Parameter S_{modell 1} bis S_{modell x} des Motors 1, die vom Modell 4 ausgewertet werden. Die Eingangsneuronen EN sind jeweils mit jedem Neuron einer verdeckten Schicht VS verbunden. Die Neuronen in der verdeckten Schicht VS sind einem einzigen Ausgangsneuron AN angeschlossen, an dessen Ausgang der durch das Modell 4 ermittelte Istwert des Drehmomentes D_ist-Modell angeschlossen ist. Das Modell 4 wird in einer Trainingsphase mit im Fahrbetrieb oder am Prüfstand aufgenommenen Daten angelernt und liefert anschließend aus den Eingangssignalen S_{modell 1} bis S_{modell x} einen Zahlenwert für das Drehmoment D_ist-Modell. Der Lernalgorithmus kann hierbei beispielsweise der Levenberg-Marquard-Algorithmus sein. Die hier gezeigte Anzahl der Neuronen in der Zwischenschicht sowie die Anzahl der verdeckten Schichten ist entsprechend der Anforderungen an Genauigkeit und Aufwand wählbar. Die hier gezeigte Struktur des Netzes stellt lediglich eine exemplarische Ausführung dar.
Die in Fig. 1-3 beschriebenen Funktionen können als Algorithmen einer Software ausgeführt und in ein Motorsteuergerät integriert werden bzw. ganz oder teilweise als Hardwareschaltungen ausgeführt sein.
Fig. 4 zeigt in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung. In einem Steuergerät SG sind einer Recheneinheit zur Sollwertbestimmung 51 eingangseitig die vom Fahrer 6 sowie von externen Komfortfunktionen bzw. Steuergeräten E₁ bis E_x erzeugten Wunschdrehmomente D_Wunsch angeschlossen. Die Recheneinheit zur Sollwertbestimmung 51 erzeugt aus diesen Eingangssignalen ein vom Motor 1 zu erzeugendes Soll-Drehmoment D_soll, welches eingangsseitig einer nachfolgenden Summationsstelle 8 anliegt. An einem weiteren Eingang der Summationsstelle 8 liegt das von einer Recheneinheit 41 bestimmte modellbasierte Ist-Moment D_ist-Modell mit negativem Vorzeichen an. Das Ausgangssignal der Summationsstelle 8 D_soll- D_ist-Modell nachfolgend einer Recheneinheit 31 zur Berechnung der Einspritzmenge EM angeschlossen. Der Recheneinheit 31 können weiterhin Motor 1 und/oder Fahrzeugparameter angeschlossen sein, die aufgrund einer angepassten Parametrierung der Recheneinheit 31 eine in der Dynamik angepasste Umsetzung des Drehmomentes in eine Einspritzmenge EM erzeugt. Die so generierte Einspritzmenge EM wird in einer Einheit zur Ansteuerung der Einspritzelemente 1 in ein Ansteuersignal gewandelt und über die Einspritzelemente wird der zugemessene Kraftstoff dem Motor 1 zugeführt.
Der Recheneinheit 41 zur Berechnung des Istwerts des Drehmomentes D_ist-Modell sind wirkungsgradbeeinflussende Parameter S_{modell 1} bis S_{modell x} des Motors 1 angeschlossen. Die Recheneinheit beinhaltet ein Modell 4, das als neuronales Netz ausgeführt ist und aus den Eingangssignalen, Einspritzmenge EM und den Parametern S_{modell 1} bis S_{modell x} das aktuell vom Motor 1 abgegebene Ist-Drehmoment D_ist berechnet. Die Parameter S_{modell 1}-S_{modell x}, die der Recheneinheit 41 zugeführt werden, können gemäß dem in der Recheneinheit 41 abgebildeten Modell variieren, wobei mindestens die Einspritzmenge EM und die Drehzahl DZ benötigt werden.
Die beschriebene Erfindung sollte nicht auf die vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern kann in die vom Erfindungsgedanken getragenen Richtungen modifiziert werden, ohne dass vom Geist der Erfindung abgewichen wird. Bezugszeichenliste 1 Motor
2 Fahrzeug
3 Einspritzmengenregler
4 Modell
5 Sollwertformer
6 Fahrer
7 Tempomat
8 Summationsstelle
9 Überwachungseinheit
10 Auswahlschalter
11 Einheit zur Ansteuerung der Einspritzelemente
31 Recheneinheit zur Bestimmung der Einspritzmenge EM
41 Recheneinheit zur Bestimmung des Istwertes des Drehmomentes
51 Recheneinheit zur Bestimmung des Sollwertes des Drehmomentes
AGR Abgasrückführung
EM Einspritzmenge
DZ Drehzahl
EN Eingangsneuron
AN Ausgangsneuron
VS verdeckte Schicht
SG Steuergerät
E₁ bis E_X externe Steuergeräte
V_ist Fahrzeuggeschwindigkeit
D_soll Sollwert des Drehmomentes
D_ist-Modell berechneter Istwert des vom Motor 1 abgegebenen Drehmomentes
D_ist vom Motor 1 erzeugtes Drehmoment
D_ist-Sensor gemessener Istwert des Drehmomentes
D_Wunsch Wunschdrehmoment
S_{D-Wunsch 1} bis S_{D-Wunsch X} Drehmomentwunschsignale
S_{modell 1} bis S_{modell x} wirkungsgradbeeinflussende Eingangssignale des Motors 1

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln der Einspritzmenge (EM), vorzugsweise für direkteinspritzende Dieselmotoren, bei dem in einem Sollwertformer (5) aus dem Fahrerwunsch und gegebenenfalls weiteren motorspezifischen Parametern (S_D-Wunsch1-S_{D-Wunsch x}) ein gewünschtes Drehmoment - Soll-Moment (D_Soll) - erzeugt sowie einem aktuell abgegebenem Drehmoment der Brennkraftmaschine - Ist-Moment (D_ist) - die Einspritzmenge (EM) der Brennkraftmaschine berechnet wird, wobei das Ist- Drehmoment (D_ist) der Brennkraftmaschine mittels eines Modells (4) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (4) zum Ermitteln des Ist-Drehmomentes (D_ist-Modell) als ein neuronales Netz ausgeführt ist, dessen Eingangsgrößen die Drehzahl (DZ) und mindestens ein weiterer wirkungsgradbeeinflussender Parameter (S_{modell 2}-S_{modell x}) der Brennkraftmaschine bzw. der Umgebungsbedingungen ist und am Ausgang des neuronalen Netzes das Ist-Drehmoment (D_ist-Modell) bereitgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ist-(D_ist-Modell) und Soll-Drehmoment (D_soll) voneinander subtrahiert werden und die so gebildete Differenz einem Einspritzmengenregler (3) zugeführt wird, der eine zur berechneten Einspritzmenge äquivalente Stellgröße für die Einspritzelemente berechnet, die an dessen Ausgang anliegt und nachfolgend mittel oder unmittelbar die Einspritzelemente der Brennkraftmaschine steuert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzmengenregler als parametrierbarer Regler ausgeführt ist, dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von Parametern des Sollwertformers S_{D-Wunsch 1-x} und/oder mit dem Soll-Moment D_Soll der Brennkraftmaschine (1) parametriert wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem mittels des Modells (4) ermittelten Ist-Drehmomentes (D_ist-Modell) das Signal eines Drehmomentsensors (D_ist-Sensor) parallel geschalten ist und der Istwert des Drehmomentes wahlweise zwischen dem modellbasiert ermittelten (D_ist-Modell) und dem gemessenen (D_ist-Sensor) umschaltbar ist.

5. Vorrichtung zum Ermitteln der Einspritzmenge (EM) für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für direkteinspritzende Dieselmotoren, die aus einer Einheit (41) zum Ermitteln des aktuellen Drehmomentes (D_ist-Modell) sowie einer Einheit (51) zum Ermitteln des Soll-Drehmomentes (D_soll) und einer Einheit (31) zur Berechnung der Einspritzmenge (EM) besteht dadurch gekennzeichnet, dass

1. der Einheit (51) zum Ermitteln des Sollwertes (D_soll) die Eingangssignale (S_{D-Wunsch 1}-S_{D-Wunsch x}) Fahrerwunschmoment, Drehzahl und/oder die Ausgangssignale weiterer vorgelagerter Regelkreise, wie Drehzahlregler, Leerlaufregler, Geschwindigkeitsregler und Gangwechselautomatik angeschlossen sind, aus denen das Soll-Drehmoment (D_soll) berechnet wird,

2. in einem neuronalen Netz, an dessen Eingangsneuronen die Eingangsgrößen (S_{modell 1}-S_{modell x}) Drehzahl (DZ) und mindestens ein weiterer den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine beeinflussender Parameter angeschlossen sind und das neuronale Netz ein Ausgangsneuron aufweist, wobei das neuronale Netz so trainiert wurde, dass an diesem Ausgangsneuron das Ist-Drehmoment (D_ist-Modell) der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird,

3. die Einheiten (51 bzw. 41) zur Soll- (D_soll) und Istwertermittlung (D_ist-Modell) eingangsseitig einer Summationsstelle (8) angeschlossen sind, an deren Ausgang die Einheit (31) zur Berechnung der Einspritzmenge (EM) angeschlossen ist,

4. die Einheit (31) zur Berechnung der Einspritzmenge (EM) aus einem Einspritzmengenregler (3) besteht, der eine zur Einspritzmenge (EM) äquivalente Stellgröße für die Einspritzelemente bereitstellt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzmengenregler (3) ein während des Fahrzeugbetriebs parametrierbarer Regler ist, dessen ausgegebene Stellgröße die Einspritzmenge EM in Abhängigkeit vom Sollwert des Drehmoments (D_soll) ermittelt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Recheneinheit (41) zur modellgestützten Ermittlung des Ist-Drehmomentes (D_ist-Modell) das Ausgangssignal eines Drehmomentsensors (D_ist-sensor) parallel geschalten ist und die Signale wahlweise als Istwert des Drehmoments (D_ist-Modell) am Ausgang der Einheit (41) zur Ermittlung des Ist-Drehmomentes (D_ist-Modell) anlegbar sind.