DE102017200785A1

DE102017200785A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors im Leerlauf nach einem Start

Info

Publication number: DE102017200785A1
Application number: DE102017200785.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fischer; Laurent Nack; David GAENZLE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10) im Leerlauf nach einem Start des Verbrennungsmotors (10), wobei eine Verbrennungen charakterisierende Größe (MFB50) in einem ersten Regelkreis (106) durch Eingriffe auf wenigstens einen Zündwinkel (ZW) des Verbrennungsmotors (10) geregelt wird und wobei eine Leerlaufdrehzahl (N) des Verbrennungsmotors (10) in einem zweiten Regelkreis (104) durch Eingriffe auf einen Luftanteil an Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors (10) geregelt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Trajektorien von Sollwerten (N_s, MFB_s) für die Leerlaufdrehzahl (N) und für die Verbrennungen der Brennraumfüllungen charakterisierende Größe (MFB50) bei einem Übergang von einer Nachstartphase zu einem Warmlauf des Verbrennungsmotors (10) vorgegeben werden. Weitere unabhängige Ansprüche richten sich auf ein Steuergerät, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors im Leerlauf nach einem Start des Verbrennungsmotors, wobei eine Größe, die Verbrennungen einer Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors charakterisiert, in einem ersten Regelkreis durch Eingriffe auf wenigstens einen Zündwinkel des Verbrennungsmotors geregelt wird und wobei eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors in einem zweiten Regelkreis durch Eingriffe auf einen Luftanteil an Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors geregelt wird.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein zur Durchführung des Verfahrens eingerichtetes Steuergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, ein Computerprogramm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Computerprogrammprodukt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Ein solches Verfahren und ein solches Steuergerät ist jeweils aus der DE 10 2013 218 308 A1 bekannt. Aus der DE 10 2015 207 273 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Verbrennungslage eines wenigstens zwei Brennräume aufweisenden Verbrennungsmotors bekannt. Die Verbrennungslage ist ein Beispiel einer Verbrennungen von Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors charakterisierenden Größe. Die ersten Sekunden nach einem Beginn eines Startvorgangs eines Verbrennungsmotors werden häufig in eine Startphase, eine Nachstartphase und einen Warmlauf eingeteilt. Die Startphase beginnt mit dem Andrehen des Verbrennungsmotors mit einem Starter und endet, wenn der Verbrennungsmotor mit einsetzenden Verbrennungen eine Drehzahlschwelle von unten nach oben überschreitet. Die Nachstartphase zeichnet sich insbesondere durch eine eigene Gemischbildung aus, in der eine Gemischanreicherung mit Kraftstoff allmählich reduziert wird.
Die Erfindung zielt darauf ab, mit einer Regelung der Verbrennung beim Übergang vom Nachstart in den Warmlauf und im Warmlauf selbst ein effektives und damit schnelles Katalysatorheizen zu ermöglichen. Die DE 10 2013 218 308 A1 betrifft dagegen mehr den Warmlauf. Da der Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart in der Regel für eine gewisse Zeit (im Zyklus 10-20s) im Leerlauf betrieben wird, ist dieser Betriebszustand für die Verminderung von Schadstoffemissionen von großer Relevanz. Wie bereits bei der DE 10 2013 218 308 A1 , findet auch bei der Erfindung eine kombinierte Regelung der Drehzahl und der Verbrennungslage im Leerlauf mittels der beiden Stellgrößen Drosselklappenöffnungswinkel (womit dann auch die Einspritzmenge festgelegt ist) und dem zylinderindividuellen Zündwinkel statt. Da der Zündwinkel nun zur Regelung der Verbrennungslage verwendet wird, wird die Drehzahl alleine über die Drosselklappe geregelt.
Die beiden Regelkreise sind miteinander verkoppelt und haben ein unterschiedliches zeitliches Verhalten. Der Verbrennungslageregelkreis ist sehr schnell, eine Zündwinkeländerung wird im nächsten Arbeitsspiel umgesetzt. Die Drosselklappe hat ein zeitverzögertes Verhalten, eine Änderung in der Drosselklappenposition sorgt aufgrund des Saugrohrvolumens erst verzögert für eine Änderung der Luftfüllung der Brennräume des Verbrennungsmotors. Eine Veränderung des Zündwinkels für die Verbrennungslageregelung verursacht eine Störung der Drehzahl aufgrund der mit der Zündwinkeländerung verbundenen Drehmomentänderung. Eine weitere Kopplung ergibt sich daraus, dass eine Veränderung der Drosselklappenposition die Drehzahl verändert und sich durch die Drehzahländerung bei konstantem Zündwinkel die Verbrennungslage ändert. Der Zündverzug, d.h. die Dauer vom Auslösen der Zündung bis zum Erreichen des Verbrennungsschwerpunkts, ist größtenteils zeitlich konstant.
Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung in ihren Verfahrensaspekten durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und in ihren Steuergeräteaspekten durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7. In Bezug auf das Computerprogramm unterscheidet sich die Erfindung von dem Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 9, und mit Bezug auf ein Computerprogrammprodukt unterscheidet sich die Erfindung von dem Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 10.
Mit Blick auf die Verfahrensaspekte ist demnach vorgesehen, dass Trajektorien von Sollwerten für die Leerlaufdrehzahl und für die Verbrennungen der Brennraumfüllungen charakterisierenden Größe bei einem Übergang von einer Nachstartphase zu einem Warmlauf des Verbrennungsmotors vorgegeben werden.
Bisher wurden Sollwerte der einzuregelnden Größen vorgegeben. Dies führte bei schnellen Änderungen der Sollwerte, wie sie beim Übergang vom Nachstart zum Warmlauf auftreten können, zu unerwünschten Regelschwingungen, die sich für den Fahrer in einem störenden Auf und Ab der Drehzahl bemerkbar machen. Diese Störung wurde dadurch noch verstärkt, dass beide Regelkreise miteinander verkoppelt sind. Eingriffe auf den Zündwinkel zur Veränderung einer Verbrennungslage beeinflussen das Drehmoment und damit auch die Drehzahl des Verbrennungsmotors. Eingriffe auf den Drosselklappenwinkel, die zur Veränderung der Leerlaufdrehzahl dienen sollen, wirken sich auch auf die Verbrennung, zum Beispiel auf die Lage der Verbrennung aus.
Dadurch, dass Trajektorien der genannten Sollwerte vorgegeben werden, können diese Kopplungen bei der Sollwertvorgabe kompensatorisch berücksichtigt werden. Dabei kann zum Beispiel die Änderungsgeschwindigkeit der Sollwerte so vorgegeben werden, dass sie der Reaktionszeit der zur regelnden Größe angepasst ist. Durch die Vorgabe der Trajektorien ist der zeitliche Sollwertverlauf im Steuergerät bekannt. Die Trajektorien können dabei in ihrem Verlauf so aufeinander abgestimmt werden, dass störende Rückwirkungen aus jeweils einem Regelkreis auf den jeweils anderen Regelkreis vermieden werden. Die Trajektorienplanung erlaubt damit eine Anpassung der Sollwertvorgabe beziehungsweise des zeitlichen Verlaufs der vorgegebenen Sollwerte an die Reaktionszeiten, mit denen der Verbrennungsmotor jeweils mit einer Änderung seiner Regelgröße auf Änderungen der Stellgrößen der Regelkreise reagiert, und an die Verkopplung der Regelkreise.
Damit kann insgesamt eine sehr späte Verbrennungslage bei stabiler Leerlaufdrehzahl im Übergang vom Nachstart zum Warmlauf und im Warmlauf selbst eingestellt werden. Nach einem Kaltstart konvertiert der Katalysator zunächst noch nicht, d.h. die Emissionen vor und nach dem Katalysator sind identisch. Aus diesem Grund ist eine effektive Aufheizung des Katalysators von besonderem Interesse. Die späte Verbrennungslage sorgt für eine effektive Aufheizung der Abgasanlage und damit zu einem schnellen Einsetzen der Konvertierungsfähigkeit nach einem Kaltstart. Die Erfindung erzielt diese positive Wirkung, ohne dafür eine instabile Leerlaufdrehzahl in Kauf nehmen zu müssen, wie sie sonst mit sehr späten Verbrennungslagen einhergeht. Mit der Erfindung lässt sich diese effektive Aufheizung der Abgasanlage mit einer Stabilität der Leerlaufdrehzahl erreichen, bei der Schwankungen der Leerlaufdrehzahl (zwischen Minima und Maxima) kleiner als 2% der mittleren Drehzahl sind. Insgesamt ergibt sich so ein großer Heizeffekt zusammen mit einem robusten Rundlauf.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass Basiswerte der Stellgrößen auf der Basis einer invertierten Übertragungsfunktion des Verbrennungsmotors berechnet werden, wobei die Übertragungsfunktion Abhängigkeiten der zu regelnden Leerlaufdrehzahl und der zu regelnden Größe, die Verbrennungen charakterisiert, als Ausgangsgrößen von den Stellgrößen Drosselklappenöffnungswinkel und Zündwinkel als Eingangsgrößen beschreibt. An Stelle des Drosselkölappenöffnungswinkels kann auch allgemeiner der Luftanteil an Brennraumfüllungen als Stellgröße verwendet werden, der zum Beispile mit einer variablen Ventilsteuerung einstellbar ist.
Bei einer im Steuergerät gespeicherten Übertragungsfunktion, die der realen Übertragungsfunktion ideal entspricht, führen bereits die so bestimmten Basiswerte dazu, dass die Istwerte die Werte der Sollwerte annehmen, so dass eine Regelung im realen Fall bei gut angepasster Übertragungsfunktion nur noch kleine Abweichungen auszuregeln hat. Dies trägt zu der erwünschten Stabilität der Regelung bei.
Bevorzugt ist auch, dass die Übertragungsfunktion in einen dynamischen linearen Anteil und einen statisch nichtlinearen Anteil aufgeteilt ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kopplung der beiden Regelkreise durch den dynamisch linearen Anteil berücksichtigt wird.
Bevorzugt ist auch, dass beim Betreiben des Verbrennungsmotors nach einem Start und einer Nachstartphase die folgende Reihenfolge eingehalten wird: Aktivierung der Trajektorienplanung mit Filterung, Aktivierung der Bildung der Basiswerte des Drosselklappenöffnungswinkels, Aktivieren der Vorsteuerung des Zündwinkels, Aktivieren der Regelung der Verbrennungslage, Aktivieren der Regelung der Leerlaufdrehzahl.
Durch diesen automatisch erfolgenden Ablauf wird erzielt, dass nach der Aktivierung der Trajektorienplanung zunächst die langsamer ihre Wirkung entfaltende Ansteuerung der Drosselklappe mit Basiswerten erfolgt, bevor die schneller ihre Wirkung entfaltende Verstellung des Zündwinkels erfolgt. Die gilt analog für das Aktivieren der Regeleingriffe in den beiden Regelkreisen. Dadurch wird verhindert, dass beide Regelkreise gegeneinander arbeiten. Dies könnte der Fall sein, wenn die schneller wirkenden Zündwinkeleingriffe vor den langsamer wirkenden Eingriffen auf den Drosselklappenöffnungswinkel aktiviert werden würden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehzahlregelung unter Verwendung einer Smith predictor Funktionalität und einer Adaption eines innerhalb dieser Funktionalität verwendeten Rechenmodells der Regelstrecke der Drehzahlregelung erfolgt.
Der Smith predictor wird für eine verbesserte Drehzahlregelung verwendet. Bei einer guten Modellgenauigkeit kann die Totzeit des Systems kompensiert werden. Es ist jedoch schwierig, in einem Modell Alterungseffekte, etc. abzubilden. Die Modellgenauigkeit wird bei dieser bevorzugten Ausgestaltung durch eine Adaption des Modells hergestellt. Dadurch wird eine gute Übereinstimmung zwischen Messwert und Modellausgang erreicht. Damit kann eine wesentlich schnellere Regelung realisiert werden, denn es ist für die Bildung der Stellgrößen nicht notwendig, die Reaktion der mit Verzögerungen behafteten Regelkreise abzuwarten. Stattdessen kann die Regelung mit dem vom Smith predictor vorhergesagten Wert der zu regelnden Größe durchgeführt werden.
Mit Blick auf Ausgestaltungen des Steuergerätes ist bevorzugt, dass es dazu eingerichtet ist, einen Ablauf eines Verfahrens nach einer der bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens zu steuern.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:

1 einen Verbrennungsmotor mit einem Steuergerät als das technische Umfeld der Erfindung;
2 zeitliche Verläufe von Katalysatortemperaturen und Emissionen nach einem Kaltstart für eine in offener Schleife gesteuerte Einstellung von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors im Warmlauf im Vergleich zu einer erfindungsgemäß geregelten Einstellung;
3 ein zweidimensionales Diagramm von Verbrennungslagen MFB 50 für vier Zylinder eines vierzylindrigen Verbrennungsmotors;
4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens für den Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 10 nach einem Start; und
5 ein Flussdiagramm eines Ablauf des Übergangs von der Nachstartphase zum geregelten Warmlauf.

Im Einzelnen zeigt die 1 einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Luftzuführkanal 12 in einem linken Bereich der Zeichnung und einem Abgaskanal 14 in einem rechten Bereich der Zeichnung. Pfeile 12a bzw. 14a zeigen eine jeweilige Strömungsrichtung an. Der Verbrennungsmotor weist vier Zylinder 16 („Brennräume“) mit jeweils daran angeordneten Einspritzventilen 18 und Zündkerzen 20 auf.
Der Luftzuführkanal 12 weist einen Luftmengenmesser 22 sowie eine Drosselklappe 24 mit einem daran angeordneten Sensor 26 zur Erfassung eines Öffnungswinkels („Position“) der Drosselklappe 24 auf. Der Abgaskanal 14 umfasst einen Abgaskatalysator 28. Der Verbrennungsmotor 10 weist einen Temperatursensor 30 sowie einen Drehzahlsensor 32 auf. An dem Abgaskatalysator 28 sind eine Lambdasonde 34 sowie ein Temperatursensor 36 zur Erfassung einer Abgastemperatur angeordnet. Außerdem weist der in der 1 linke Zylinder 16 optional einen Zylinderdrucksensor 37 auf.
Die Sensoren 22, 26, 30, 32, 34 und 36 sind mit einem Steuergerät 38 über jeweilige elektrische Leitungen (ohne Bezugszeichen) verbunden. Ebenso sind die vier Einspritzventile 18 und die vier Zündkerzen 20 mit dem Steuergerät 38 elektrisch verbunden. Die Zündkerzen 20 sind als herkömmliche Zündkerzen 20 oder als Laserzündkerzen ausgeführt. Weiterhin weist das Steuergerät 38 ein Computerprogramm 40 auf. Das Steuergerät 38 ist daher gleichzeitig ein Computerprogrammprodukt im Sinne des Anspruchs 10. Jeder andere Träger, der das Computerprogramm in maschinenlesbarer Form enthält stelt ebenfalls ein Beispiel des Computerprogrammproduktes dar.
Im Betrieb steuert bzw. regelt das Steuergerät 38 die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder 16 mittels Ansteuerung der vier Einspritzventile 18. Ebenso werden die Zündkerzen 20 mit einem jeweils vorgegebenen Zündwinkel 76 angesteuert. Die Ansteuerung der Einspritzventile 18 und der Zündkerzen 20 erfolgt im Allgemeinen zylinderindividuell.
Für einen Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 10 - insbesondere nach einem Kaltstart - werden unter anderem die Zündwinkel 76 der Zylinder 16 und/oder eine dem Verbrennungsmotor 10 zugeführte Luftmenge beeinflusst und/oder in Abhängigkeit von einer Leerlaufdrehzahl 64 des Verbrennungsmotors verändert. Außerdem werden die Zündwinkel 76 und/oder die Luftmenge und/oder eine mittels der Einspritzventile 18 steuerbare Kraftstoffmenge der Zylinder 16 in Abhängigkeit von mindestens einer eine Verbrennung in den Zylindern 16 charakterisierenden Größe verändert. Dies erfolgt vorzugsweise zylinderindividuell und wird mittels der nachfolgenden Figuren noch näher erläutert werden.
2 zeigt ein Zeitdiagramm für den Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 10. Das in der 2 dargestellte Koordinatensystem zeigt schematisch über einer Zeit t insgesamt vier Kurven: Eine erste Kurve 42 bzw. eine zweite Kurve 44 zeigen jeweils einen Anteil von Kohlenwasserstoffen (HC) am Abgas, stromabwärts des Abgaskatalysators 28. Eine dritte Kurve 46 bzw. eine vierte Kurve 48 zeigen einen jeweiligen zugehörigen Temperaturverlauf in dem Abgaskanal 14 (Temperatursensor 36). Die Kurven 46 und 48 steigen in dem von der 2 gezeigten Zeitbereich mit der Zeit t überproportional an.
Für die Kurven 42 und 46 werden die Zündwinkel 76 und die mittels der Drosselklappe 24 einstellbare Luftmenge mittels einer Steuerung oder einer festen Voreinstellung beeinflusst und/oder in Abhängigkeit von der Leerlaufdrehzahl 64 der Brennkraftmaschine 10 verändert, also beispielsweise in Abhängigkeit von der Leerlaufdrehzahl 64 geregelt. Die Kurven 42 und 46 charakterisieren also im Wesentlichen einen Stand der Technik.
Für die Kurven 44 und 48 werden die Zündwinkel 76 und die mittels der Drosselklappe 24 einstellbare Luftmenge erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Leerlaufdrehzahl 64 und außerdem in Abhängigkeit von der die Verbrennung in den Zylindern 16 charakterisierenden Größe verändert, vorzugsweise geregelt. Dabei ist die die Verbrennung charakterisierende Größe eine Verbrennungslage 49 (siehe 3 und 4) - also ein zeitlicher „Schwerpunkt“ der Verbrennung - und/oder ein durch die Verbrennung erzeugter mittlerer Brennraumdruck und/oder ein Beginn der Verbrennung. Der zeitliche „Schwerpunkt“ der Verbrennung ist zum Beispiel der Zeitpunkt, zu dem 50% des Kraftstoffanteils an einer Brennraumfüllung verbrannt sind. Dieser Punkt im Arbeitszyklus wird auch als MFB50 Punkt bezeichnet. Ergänzend zu der Veränderung des Zündwinkels 76 und der Luftmenge kann auch eine durch die Einspritzventile 18 vorgegebene Einspritzmenge des Kraftstoffs zylinderindividuell verändert werden. Die Verbrennungslage 49 wird bei der Figur 3 näher erläutert werden.
Sofern die Zylinder 16 mit einem so genannten variablen Ventilsystem ausgeführt sind, wobei jeweilige Einlassventile der Zylinder 16 dynamisch verstellt werden können, kann mittels einer Anpassung der zylinderindividuellen Luftmenge trotz gegebenenfalls unterschiedlicher Verbrennungslagen 49 ein über alle Zylinder 16 im Wesentlichen gleiches Drehmoment erreicht werden. Dies erfolgt mittels einer zylinderindividuellen Veränderung einer Öffnungsdauer der Einlassventile und gegebenenfalls ergänzend zu einer Veränderung einer Position der Drosselklappe 24.
Die die Verbrennung charakterisierende Größe kann beispielsweise aus dem Brennraumdruck und/oder einem Zeitverlauf des Brennraumdrucks ermittelt werden. Dies erfolgt vorzugsweise unter Verwendung des Zylinderdrucksensors 37, welcher wie vorliegend an einem oder auch an allen Zylindern 16 der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sein kann. Alternativ oder ergänzend kann die die Verbrennung charakterisierende Größe aus einem Zeitverlauf der Leerlaufdrehzahl 64 in an sich bekannter Weise ermittelt werden (z.B. nach dem aus der o.a. DE 10 2015 207 273 A1 bekannten Verfahren). Eine weitere Alternative ist mittels einer Ermittlung eines lonenstroms möglich. Ergänzend werden für die erfindungsgemäße Veränderung des Zündwinkels 76 und der Luftmenge auch vorgebbare Störgrößen, beispielsweise eine Temperatur der des Verbrennungsmotors 10 und eine Temperatur des Abgases berücksichtigt.
Eine horizontale Linie 50 charakterisiert eine Schwellentemperatur (engl. „light-off temperature“) des Abgaskatalysators 28, bei deren Überschreitung eine gewisse katalytische Mindestaktivität vorliegt. Zwei vertikale gestrichelte Linien 52 bzw. 54 schneiden die Linie 50 zusammen mit den Kurven 46 bzw. 48 und kennzeichnen die jeweilige Überschreitung der durch die Linie 50 charakterisierten Schwellentemperatur.
Man erkennt, dass entsprechend der Kurve 44 der Anteil der Kohlenwasserstoffe in dem Abgas stromabwärts des Abgaskatalysators 28 - als Folge des durch die Kurve 48 charakterisierten schnellen Temperaturanstiegs in dem Abgaskatalysator 28 - deutlich schneller abnimmt, als dies gemäß der Kurve 42 der Fall ist. Ein Schadstoffausstoß in dem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 10 kann somit deutlich vermindert werden.
3 zeigt ein zweidimensionales Diagramm von Verbrennungslagen MFB 50 für die vier Zylinder eines vierzylindrigen Verbrennungsmotors. Auf der Abszisse des dargestellten Koordinatensystems sind mit den Bezeichnungen Z1 bis Z4 die vier Zylinder 16 des Verbrennungsmotors 10 von 1 bezeichnet. Auf der Ordinate des dargestellten Koordinatensystems ist die Verbrennungslage 49 in Bezug auf einen Winkel einer Kurbelwelle (Kurbelwellenwinkel) des Verbrennungsmotors 10 dargestellt. Ein in der Zeichnung oberer Bereich bedeutet eine relativ späte Verbrennung und ein in der Zeichnung unterer Bereich bedeutet eine relativ frühe Verbrennung.
Eine horizontale gestrichelte Linie 56 bezeichnet einen Grenzwert für einen stabilen Betrieb des Verbrennungsmotors 10. In der Zeichnung unterhalb der Linie 56 ist die Verbrennung in den Zylindern 16 stabil, und in einem Bereich oberhalb der Linie 56 sind Aussetzer der Verbrennung zu erwarten, das heißt, in diesem Bereich ist der Betrieb des Verbrennungsmotors 10 nicht stabil.
Eine erste Ellipse 58 in einem unteren Bereich der 3 umfasst symbolisch vier Kreuze (ohne Bezugszeichen) welche den Leerlaufbetrieb der Zylinder 16 beispielhaft gemäß dem bei 2 beschriebenen Stand der Technik darstellen. Eine zweite Ellipse 60 in einem oberen Bereich der 3 umfasst vier weitere Kreuze (ohne Bezugszeichen), welche das erfindungsgemäße Verfahren charakterisieren.
Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 nach dem Stand der Technik gemäß der ersten Ellipse 58 erkennt man, dass sich die Zylinder 16 relativ zueinander vergleichsweise unterschiedlich verhalten. Als Ursachen für dieses Verhalten kommen insbesondere Abweichungen der eingespritzten Kraftstoffmengen voneinander durch Exemplar bedingte oder alterungsbedingte Streuungen der Einspritzventile 18, und/oder unterschiedliche zugeführte Luftmengen und/oder unterschiedliche Zündverzüge in den Zylindern 16. Weiterhin können die Zylinder 16 als Folge von Exemplar Streuungen und Alterungseffekten auch insgesamt während des Leerlaufbetriebs ein voneinander abweichendes und im Voraus kaum absehbares Verhalten aufweisen. Entsprechend ist ein vergleichsweise großer Sicherheitsabstand zu der Linie 56 erforderlich.
Im erfindungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors 10 entsprechend der zweiten Ellipse 60 werden die Zündwinkel 76 und/oder die Luftmenge und/oder die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Leerlaufdrehzahl 64 der Brennkraftmaschine 10 und ebenso in Abhängigkeit von der mindestens einen die Verbrennung in den Zylindern 16 charakterisierenden Größe zylinderindividuell verändert. Als Folge der derart geregelten Verbrennungslage 49 sind die Abweichungen zwischen den vier Zylindern 16 sehr gering oder sogar null. Dies ermöglicht es, wie vorliegend in der 3 dargestellt, die Verbrennungslagen 49 vergleichsweise dicht an den durch die Linie 56 charakterisierten Grenzwert zu „schieben“. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer Regelung, wie weiter unten bei den 4 und 5 noch erläutert werden wird. Ein Pfeil 62 beschreibt den erreichten Vorteil.
In 4 wird der Gesamtaufbau des geregelten Warmlaufs inklusive der beiden Regler, der Trajektorienplanung, der dynamischen und statischen Vorsteuerung und Entkopplung dargestellt. Im Einzelnen zeigt die 4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens für den Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 10 nach einem Start. Das vorliegende Blockschaltbild beschreibt einen Zusammenhang der darin beschriebenen Größen und Verfahrensschritte und kann zu beliebigen Teilen mittels einer elektronischen Schaltung und/oder bevorzugt mittels des Computerprogramms 40 durch das Steuergerät 38 abgearbeitet werden. Die durch das Blockschaltbild der 4 repräsentierte Funktionalität repräsentiert bevorzugt ein Teilprogramm eines übergeordneten Programms zu Steuerung des Verbrennungsmotors 10, wobei dieses Teilprogramm beim Übergang von der Nachstartphase in den Warmlauf des Verbrennungsmotors 10 ausgeführt wird. Die einzelnen Blöcke repräsentieren Funktionalitäten, also Fähigkeiten, eine bestimmte Funktion auszuüben. Die Funktionalitäten werden zum Beispiel durch Teilprogramme eines übergeordneten Programms zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10 verwirklicht, das vom Steuergerät 38 abgearbeitet wird.
Eine Führungswerterzeugung 100 gibt beim Übergang vom Nachstart zum Warmlauf und im Warmlauf Führungsgrößen N_w für einen Regelkreis 104 für die Drehzahl N des Verbrennungsmotors 10 und MFB50_w für einen Regelkreis 106 für die Verbrennungslage MFB50 an eine Trajektorien-Planung 102 aus. Die Trajektorien-Planung erfolgt mit dem Ziel, jeweils an die dynamischen Eigenschaften der Regelkreise 104 für die Leerlaufdrehzahl und 106 für die Verbrennungslage angepasste zeitliche Verläufe der Verbrennungslage und der Drehzahl aus der Nachstartphase zu den Zielwerten des Warmlaufs mit gutem Katalysatorheizen zu erstellen.
Die Trajektorien-Planung 102 beinhaltet u.a. eine Filterung, die für die Realisierbarkeit der Vorsteuerung benötigt wird. Unter einer Realisierbarkeit wird hier verstanden, dass die Sollwerte nur so schnell verändert werden, dass die Istwerte den Sollwertänderungen im Idealfall ohne Regelschwingungen folgen können. Bei der Auslegung der Trajektorien-Planung 102 wird die Kopplung zwischen den beiden Regelkreisen 104, 106 berücksichtigt. Dies kann deshalb erfolgen, weil der Verlauf der Trajektorien im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 ein Stück weit in die Zukunft reichend bekannt ist. Ungewollte Änderungen in einem Regelkreis 104, 106, die durch Veränderungen in dem jeweils anderen Regelkreis 106, 104 hervorgerufen werden, können daher vorausschauend kompensiert werden.
Eine schnell erfolgende Veränderung der Verbrennungslage MFB50 kann durch eine Verstellung des Zündwinkels erreicht werden. Jedoch kann dabei die Drehzahl N negativ beeinflusst werden, also von ihrem Sollwert abweichen, da sich Änderungen der Verbrennungslage MFB50 auf das vom Verbrennungsmotor 10 erzeugte Drehmoment auswirken und weil derart schnelle Änderungen des Drehmomentes nicht durch sich vergleichsweise langsam auswirkende Änderungen der Drosselklappenstellung kompensiert werden können.
Die Trajektorien-Planung 102 berücksichtigt diese Zusammenhänge zum Beispiel dadurch, dass sie sprungartige Änderungen der beiden Sollwerte in einer zeitlich gestreckten Form weitergibt. Durch eine passend gewählte zeitliche Streckung wird die Änderungsgeschwindigkeit des Sollwertes soweit verringert, dass die Istwerte N_ist, MFB50_ist den Sollwerten eng folgen können.
Es wird bevorzugt jeweils eine Sollwert-Trajektorie für den Verbrennungsschwerpunkt MFB_50 und eine Sollwerttrajektorie für die Leerlaufdrehzahl N vorgegeben. Ein der Sollwert-Trajektorie für den Verbrennungsschwerpunkt MFB50 folgender Sollwert MFB50_s bildet einen Sollwert für einen mit einer Vorsteuerung arbeitenden Regelkreis 106, in dem der Zündwinkel ZW als Stellgröße dient.
Im Folgenden wird zunächst ein Regelkreis 106 für eine Verbrennungslage MFB50 als die Verbrennung charakterisierende Größe beschrieben. Istwerte MFB50_ist des Verbrennungschwerpunktes werden aus gemessenen Brennraumdruckwerten oder aus gemessenen Drehzahlwerten des Verbrennungsmotors 10 ermittelt. Die Verbrennungslage wird zum Beispiel mit dem aus der DE 10 2015 207 273 A1 bekannten Verfahren berechnet. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Verbrennungslage aus dem Drehzahlverlauf berechnet. Dabei wird vom gemessenen Drehzahlverlauf der Anteil der Drehzahländerung subtrahiert, der sich aus der Kompression und Dekompression der Luftanteile an den Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors 10 ergibt. Aus dem resultierenden Verbrennungsanteil am Drehzahlverlauf wird die Verbrennungslage bestimmt.
Alternativ dazu kann die Verbrennungslage (oder eine andere die Verbrennungen charakterisierende Größe) mit einem regelungstechnischen Beobachter berechnet werden. Ein Beobachter ist in der Regelungstechnik ein System, das aus bekannten Eingangsgrößen (z.B. Stellgrößen oder messbaren Störgrößen) und Ausgangsgrößen (Messgrößen) eines beobachteten Referenzsystems (hier des Verbrennungsmotors 10) nicht messbare Größen (Zustände) rekonstruiert. Dazu bildet er das beobachtete Referenzsystem als Modell nach und führt mit einem Regler die messbaren, und deshalb mit dem Referenzsystem vergleichbaren, Zustandsgrößen nach. So soll vermieden werden, dass ein Modell, insbesondere bei Referenzsystemen mit integrierendem Verhalten, einen über die Zeit wachsenden Fehler generiert. Als Eingangsgrößen werden zum Beispiel der Kurbelwellenwinkel, die Geometriedaten des Verbrennungsmotors, und der gemessene Brennraumdruck verwendet.
In einer Vorsteuerung 108 werden die Basiswerte ZW_B und DK_B für die Stellgrößen Zündwinkel ZW und Drosselklappenöffnungswinkel DK mit Hilfe eines invertierten Rechenmodells der Regelstrecke, hier des Verbrennungsmotors 10, gebildet. Dabei ist die Erzeugung aufgeteilt in einen dynamischen linearen Anteil und einen statisch nichtlinearen Anteil. Beide Anteile werden jeweils durch eine 2X2 Matrix repräsentiert. Die gesamte invertierte Übertragungsfunktion ergibt sich als Produkt, wobei jede Matrix jeweils einen von insgesamt zwei Faktoren des Produktes bildet. Der erste Faktor G^-1dyn_linear_oTt des Produktes stellt lineare Anteile bereit und bildet zum Beispiel eine linearisierte Kopplung 112, 114 der beiden Regelkreise 104, 106 ohne Totzeit Tt ab. Der zweite Faktor G^-1-stat_nichtlin stellt die stationären, nicht durch Kopplungen zwischen den Regelkreisen beeinflussten Anteile der invertierten Übertragungsfunktion dar. Das Produkt wird mit einem Vektor von Eingangsgrößen multipliziert, der aus den von der Trajektorien-Planung 102 gefilterten Sollwerten MFB50_s von Verbrennungslage MFB50 und N_s von Drehzahl N gebildet wird. Die Vorsteuerung 108 basiert auf der Grundlage einer Systemidentifikation, bei der Kopplungen 112, 114 zwischen den beiden Regelkreisen 104, 106 und die unterschiedlich schnellen Reaktionsgeschwindigkeiten beider Regelkreise 104, 106 durch Matrixelemente in der Nebendiagonale des ersten Faktors G^-1dyn_linear_oTt berücksichtigt sind. Aus den Sollwerten MFB50_s werden auf diese Weise Basiswerte ZW_B für den Zündwinkel ZW gebildet, und aus den Sollwerten N_s werden auf diese Weise Basiswerte DK_B für den Drosselklappenöffnungswinkel DK gebildet.
Die Matrixelemente der beiden Faktoren werden durch eine Systemidentifikation bestimmt, bei der Kopplungen zwischen den beiden Regelkreisen und die unterschiedlich schnellen Reaktionsgeschwindigkeiten beider Regelkreise berücksichtigt sind. Unter einer Systemidentifikation (auch Systemidentifizierung) wird allgemein die theoretische oder/und experimentelle Ermittlung der quantitativen Abhängigkeit der Ausgangs- von den Eingangsgrößen eines Systems verstanden. Dazu wird das System mit definierten Testsignalen (Sprung, Impuls, Rampe o.Ä.) angeregt und der Ausgang aufgezeichnet.
Wenn das genannte Produkt invertierter Übertragungsfunktionen der realen invertierten Übertragungsfunktion der beiden Regelkreise 104, 106 ideal entspricht, dann führen die so bestimmten Basiswerte ZW_B und DK_B bereits zu einer Übereinstimmung von Sollwerten und Istwerten. Der Zündwinkelbasiswert ZW_B wirkt auf seine Regelstrecke 109 ein, und der Drosselklappenöffnungswinkelbasiswert DK_B wirkt auf seine Regelstrecke 128 ein. Beide Regelstrecken 109, 128 sind in dem Block 10 zusammengefasst, der den Verbrennungsmotor 10 repräsentiert. Die gestrichelten Pfeile 112, 114 repräsentieren Kopplungseinflüsse zwischen den beiden Regelkreisen 104, 106. Am Ausgang des MFB50-Regelkreises 106 wird eine Größe erfasst, aus der sich der MFB50-Istwert MFB50_ist ableiten lässt. Diese Größe ist zum Beispiel ein gemessener Brennraumdruck, eine Drehzahl oder ein Ionenstromsignal.
In einer Subtraktions-Verknüpfung 116 wird eine Regelabweichung aus gefilterten Sollwerten MFB50_s und den Istwerten MFB50_ist gebildet. Diese Regelabweichung wird als Istwert einem Verbrennungslageregler 118 zugeführt. Der Verbrennungslageregler 118 bildet daraus einen Korrekturwert ZW_K, der in einer Verknüpfung 120 mit einem Zündwinkel-Basiswert ZW_B zu einer Verbrennungslage-Stellgröße MFB50_SG verknüpft wird. Die Verbrennungslage-Stellgröße MFB50_SG ist bevorzugt ein Zündwinkel ZW des Verbrennungsmotors 10. Der Zündwinkel -Basiswert Z_B wird durch eine Vorsteuerung aus den gefilterten Sollwerten für den Verbrennungsschwerpunkt erzeugt. Istwerte der Drehzahl des Verbrennungsmotors werden gemessen, beziehungsweise aus der Änderungsgeschwindigkeit eines Drehwinkels einer sich synchron zu Arbeitsspielen des Verbrennungsmotors drehenden Welle des Verbrennungsmotors 10 berechnet.
Der Drehzahlregelkreis 104 ist in der dargestellten Ausgestaltung abweichend vom Verbrennungslageregelkreis 106 ausgestaltet. In einer Subtraktions-Verknüpfung 122 des Drehzahlregelkreises 104 wird eine Regelabweichung aus von der Trajektorien-Planung 102 ausgegebenen Drehzahl-Sollwerten N_s und einem Näherungswert N_N für den Drehzahl-Istwert N_ist gebildet, dessen Bildung im Folgenden erläutert wird. Diese Regelabweichung wird einem Drehzahlregler 124 zugeführt. Der Drehzahlregler 124 bildet daraus einen Korrekturwert DK_K, der in einer Verknüpfung 126 mit einem Drosselklappenöffnungswinkelbasiswert DK_B zu einer Drehzahl-Stellgröße N_SG verknüpft wird. Die Drehzahl-Stellgröße N_SG ist bevorzugt ein Drosselklappenöffnungswinkel des Verbrennungsmotors 10.
Zwischen dem Ausgang der Vorsteuerung 108, der einen Drosselklappenöffnungswinkelbasiswert DK_B ausgibt, und der Drehzahlregelstrecke 128 befindet sich ein Block 130, der ein zeitliches Vorziehen der Ansteuerung der Drosselklappe im Vergleich zur Zündwinkelausgabe repräsentiert. Die Drosselklappenansteuerung soll der Ausgabe des Zündwinkels voreilen. Dies wird im realen System dadurch verwirklicht, dass die Verarbeitung der Sollwerte und die Ausgabe des Zündwinkels ZW um den Betrag einer Verzögerungszeit verzögert erfolgen.
Der als Drehzahlstellgröße N_SG dienende Wert des Drosselklappenöffnungswinkels wird zusätzlich einem Rechenmodell 132 des Verbrennungsmotors zugeführt, in dem die Auswirkung der Drehzahlstellgröße N_SG auf den Istwert N_ist der Drehzahl N modelliert wird. Die Modellierung erfolgt dabei so, dass sie von Verzögerungszeiten, die beim realen Verbrennungsmotor 10 auftreten, unabhängig ist. Mit anderen Worten: Das Rechenmodell 120 liefert einen Wert der Drehzahl, der sich bei dem realen Verbrennungsmotor 10 erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit einstellt. Am Ausgang der Drehzahlregelstrecke 128 stellt sich ein Drehzahlistwert N_ist ein. Der modellierte Wert der Drehzahl wird über ein Verzögerungsglied 134 an eine Subtraktionsverknüpfung 136 übergeben. Das Rechnemodell 132 bildet zusammen mit dem Verzögerungsglied 134 einen sogenannten Smith predictor. Ein solcher Smith predictor erlaubt vorteilhafterweise eine Eliminierung der in dem Regelkreis 104 wirksamen Totzeit.
In einer Additionsverknüpfung 137 wird eine Summe aus dem unverzögerten modellierten Drehzahlwert auf der einen Seite und der Differenz aus dem real gemessenen Drehzahl-Istwert N_ist und dem verzögerten, modellierten Wert der Drehzahl gebildet. Die Summe stellt einen nicht mit der Verzögerung behafteten Näherungswert N_N für den Istwert N_ist der Drehzahl N dar. Dieser Näherungswert N_N wird als Drehzahlregelungsistwert in einer Subtraktionsverknüpfung 122 mit dem gefilterten Drehzahlsollwert N_s verknüpft.
Der Smith predictor wird für eine verbesserte Drehzahlregelung verwendet. Bei einer guten Modellgenauigkeit kann die Totzeit des Drehzahlregelkreises 104 mit dem Smith predictor kompensiert werden. Die in der Subtraktionsverknüpfung 136 gebildete Differenz aus dem real gemessenen Drehzahl-Istwert N_ist und dem verzögerten, modellierten Wert der Drehzahl ist ein Kriterium dafür, wie gut die Modellierung und die Verzögerungszeit den realen Verhältnissen entsprechen. Bei idealer Übereinstimmung zwischen Rechenmodell 132 und Wirklichkeit wäre die Differenz gleich Null. Im Normalfall ist die Differenz jedoch ungleich Null, was zum Beispiel durch Alterungseinflüsse bedingt sein kann.
Es ist schwierig, in einem Rechenmodell 132 Alterungseffekte etc. abzubilden. Die Modellgenauigkeit wird daher durch eine Adaption 140 verbessert. Dabei wird die Differenz zwischen Modellausgang und Messwert N_ist als Eingang für einen Integralregler in der Adaption 140 verwendet. Der Ausgabewert des Integralreglers wird zur Verbesserung der Modellgenauigkeit verwendet. Dadurch kann eine gute Übereinstimmung zwischen Messwert und Modellausgang erreicht werden. Damit kann eine wesentlich schnellere Regelung realisiert werden. Es ist nicht erforderlich, die Verzögerungszeit abzuwarten. Die Regelung erfolgt vielmehr mit dem nicht mit der Verzögerungszeit behafteten Modellwert.
5 zeigt den Ablauf des Übergangs von der Nachstartphase zum geregelten Leerlauf. Gegen Ende der Nachstartphase wird in einem Schritt 150, der aus einem übergeordneten Motorsteuerungshauptprogramm 148 heraus erreicht wird, nach und nach der geregelte Warmlauf eingeleitet gestartet. Zuerst wird in einem Schritt 152 die Trajektorienplanung mit Filterung aktiviert. Anschließend wird, aufgrund der langsameren Dynamik, in einem Schritt 154 zuerst die Vorsteuerung der Drosselklappe und anschließend in einem Schritt 156 die Vorsteuerung des Zündwinkels aktiviert. Danach wird die Regelung der Verbrennungslage in einem Schritt 158 aktiviert und anschließend wird in einem Schritt 160, zeitverzögert aufgrund der langsamen Drosselklappendynamik, die Drehzahlregelung umgesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013218308 A1 [0003, 0004]
DE 102015207273 A1 [0003, 0032, 0046]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10) im Leerlauf nach einem Start des Verbrennungsmotors (10), wobei eine Verbrennungen einer Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors charakterisierenden Größe (MFB50) in einem ersten Regelkreis (106) durch Eingriffe auf wenigstens einen Zündwinkel (ZW) des Verbrennungsmotors (10) geregelt wird und wobei eine Leerlaufdrehzahl (N) des Verbrennungsmotors (10) in einem zweiten Regelkreis (104) durch Eingriffe auf einen Luftanteil an Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors (10) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Trajektorien von Sollwerten (N_s, MFB_s) für die Leerlaufdrehzahl (N) und für die Verbrennungen der Brennraumfüllungen charakterisierenden Größe (MFB50) bei einem Übergang von einer Nachstartphase zu einem Warmlauf des Verbrennungsmotors (10) vorgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Basiswerte (ZW_B, DK_B) der Stellgrößen auf der Basis einer invertierten Übertragungsfunktion des Verbrennungsmotors (10) berechnet werden, wobei die Übertragungsfunktion Abhängigkeiten der zu regelnden Leerlaufdrehzahl (N) und der zu regelnden Verbrennungen charakterisierenden Größe (MF50) als Ausgangsgrößen von den Stellgrößen Luftanteil oder Drosselklappenöffnungswinkel (DK) und Zündwinkel (ZW) als Eingangsgrößen beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktion in einen dynamischen linearen Anteil und einen statisch nichtlinearen Anteil aufgeteilt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplung (112, 114) der beiden Regelkreise (104, 106) durch den dynamisch linearen Anteil berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betreiben des Verbrennungsmotors (10) nach einem Start und einer Nachstartphase die folgenden Reihenfolge eingehalten wird: Aktivierung der Trajektorienplanung mit Filterung, Aktivierung der Bildung der Basiswerte Drosselklappe, Aktivieren der Vorsteuerung des Zündwinkels, Aktivieren der Regelung der Verbrennungslage, Aktivieren der Regelung der Leerlaufdrehzahl.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung unter Verwendung eines Smith predictors erfolgt.
Steuergerät (38), das dazu eingerichtet ist, einen Verbrennungsmotor (10) im Leerlauf nach einem Start des Verbrennungsmotors (10) zu betreiben, wobei das Steuergerät (38) dazu eingerichtet ist, eine Verbrennungen einer Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors (10) charakterisierende Größe in einem ersten Regelkreis (106) durch Eingriffe auf wenigstens einen Zündwinkel (ZW) des Verbrennungsmotors (10) zu regeln und eine Leerlaufdrehzahl (N) des Verbrennungsmotors (10) in einem zweiten Regelkreis (104) durch Eingriffe auf einen Luftanteil an Brennraumfüllungen des Verbrennungsmotors (10) zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (38) dazu eingerichtet ist, Trajektorien von Sollwerten (N_s, MFB50_a) für die Leerlaufdrehzahl und für die Verbrennungen der Brennraumfüllungen charakterisierenden Größe bei einem Übergang von einer Nachstartphase zu einem Warmlauf des Verbrennungsmotors (10) vorzugeben.
Steuergerät (38) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, einen Ablauf eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 7 zu steuern
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu programmiert ist, den Ablauf eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu steuern.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm (40) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammprodukt das Computerprogramm (40) in maschinenlesbarer Form aufweist.