DE102017219392A1 - Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors mit einer dynamischen Vorsteuerung - Google Patents

Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors mit einer dynamischen Vorsteuerung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Drehzahl (NM) eines Verbrennungsmotors mittels eines Reglers (2). Es ist zudem eine dynamische Vorsteuerung (1) vorgesehen, bei der eine Soll-Drehzahl (Nsp) zunächst ein dynamisches Filter durchläuft und dann in ein indiziertes Drehmoment (Mind) umgerechnet wird. Das indizierte Drehmoment (Mind) wird anschließend mit einer Begrenzung (12) auf realisierbare Werte begrenzt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors mittels eines Reglers mit einer dynamischen Vorsteuerung. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
  • Stand der Technik
  • Heutzutage ist in Kraftfahrzeugen eine Regelung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors üblich. In diesem geregelten Betrieb wird die Drehzahl mittels eines Drehzahlreglers (im Folgenden kurz als „Regler“ bezeichnet) auf einen vorgebbaren Wert eingestellt. Hierfür wird z.B. bei Dieselmotoren die in den Verbrennungsmotor eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend angepasst. Wie bei einer Regelung üblich, wird die Drehzahl ständig erfasst und mit einer Soll-Drehzahl verglichen. Dadurch werden auftretende Störgrößen automatisch ausgeregelt. Der Regler ist meist als modifizierter PI(Proportional-Integral)-Regler oder als PID(Proportional-lntegral-Differenzial)-Regler ausgebildet. Zur Regelung werden Reglerparameter für ein Nominalsystem verwendet, die je nach Fahrsituation, Umgebungsbedingungen und Gangstufe gesondert ausgelegt werden und oftmals in entsprechenden Kennfeldern abgelegt sind. Außerdem sind zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. eine Sollwertnachführung, vorgesehen.
  • Betätigt ein Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Fahrpedal, welches heutzutage meist als elektronisches Gaspedal ausgeführt ist, wird die Stellung des Fahrpedals als Drehmomentanforderung interpretiert. In diesem gesteuerten Betrieb wird dann eine entsprechende Drehzahl des Verbrennungsmotors oder falls eine Gangstufe eingelegt und die Kupplung geschlossen ist eine entsprechende Fahrgeschwindigkeit eingestellt. Beim Übergang zwischen dem eingangs beschriebenen geregelten Betrieb und dem vorstehend beschriebenen gesteuerten Betrieb oder umgekehrt kann es zu einem Über- oder Unterschwingen der Drehzahl kommen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors mittels eines Reglers vorgeschlagen, bei dem eine dynamische Vorsteuerung vorgesehen ist. Bei der dynamischen Vorsteuerung wird eine Soll-Drehzahl mit einem dynamischen Modell gefiltert und in ein indiziertes Drehmoment umgerechnet. Im Anschluss wird das indizierte Drehmoment mit einer Begrenzung auf realisierbare Werte des indizierten Drehmoments begrenzt und dann an die Regelstrecke weitergeleitet. Dabei fließt ein Ausgangssignal des Reglers in die dynamische Vorsteuerung ein.
  • Auf Grundlage des indizierten Drehmoments kann dann die Drehzahl des Verbrennungsmotors geändert werden, insbesondere unter Berücksichtigung des dynamischen Modells, welches das statische Verhalten und/oder das dynamische Verhalten einer Regelstrecke abbildet, sowie unter Berücksichtigung der Begrenzung des indizierten Drehmoments.
  • Das dynamische Modell ist ein realisierbares invertiertes dynamisches Modell, mit dem die Soll-Drehzahl in ein indiziertes Drehmoment umgerechnet wird. Bei einem dynamischen Modell ergibt sich in Folge eines Eingangssignals ein zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals. Mit anderen Worten baut sich das Ausgangssignal über einen Zeitraum mit einer zeitlichen Verzögerung langsam auf. Demnach ist ein reines Invertieren bei diesem zeitlichen Verlauf nicht möglich. Realisierbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein sprungförmiger Verlauf in der Soll-Drehzahl zunächst einen Filter, z.B. einen Tiefpassfilter, durchläuft, bevor daraus dann ein entsprechendes indiziertes Moment berechnet wird. Das realisierbare dynamische Modell lässt sich mathematisch mit einer Übertragungsfunktion beschreiben.
  • Durch die Begrenzung des indizierten Drehmoments wird sichergestellt, dass bei der dynamischen Vorsteuerung kein indiziertes Drehmoment an den Verbrennungsmotor weitergeleitet wird, welches durch diesen nicht umgesetzt werden kann, diesen beschädigen würde oder in einer anderen Weise nicht geeignet wäre.
  • Vorzugweise kann bei der dynamischen Vorsteuerung eine prädizierte Drehzahl auf Grundlage des dynamischen Modells und der Begrenzung des indizierten Drehmoments berechnet werden. Die prädizierte Drehzahl liegt demnach innerhalb der durch den Verbrennungsmotor realisierbaren Grenzen und ist von dem statischen und dem dynamischen Verhalten der Regelstrecke abhängig. Das dynamische Modell kann mit Hilfe der prädizierten Drehzahl aus einem dynamischen Modell der Regelstrecke neu initialisiert werden.
  • Die prädizierte Drehzahl kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, die Stelleingriffe des Reglers zu verringern. In dieser vorteilhaften Weise kann der Regler eine Abweichung zwischen der prädizierten Drehzahl und der gemessenen Drehzahl des Verbrennungsmotors korrigieren. Dabei kann vorzugsweise ein Signalverarbeitungsmodell für die prädizierte Drehzahl vorgesehen sein, bei dem eine Signalkette zur Drehzahlerfassung in der Softwarefunktion nachgebildet wird. Unter der Bezeichnung „Signalkette“ sind mehrere Elemente zur Signalverarbeitung, wie z. B. Filter und/oder Algorithmen, zusammengefasst. Das Signalverarbeitungsmodell dient dazu einen Phasenversatz zwischen der gemessenen Drehzahl und der prädizierten Drehzahl zu korrigieren. Die phasenkorrigierte prädizierte Drehzahl wird dann zur Berechnung der Abweichung zwischen der prädizierten Drehzahl und der Drehzahl des Verbrennungsmotors verwendet.
  • Das dynamische Modell, das in der Vorsteuerung verwendet wird, hängt von physikalischen Modellparametern der Regelstrecke, d.h. des Verbrennungsmotors und des Antriebsstrangs, ab. Diese Modellparameter können sich bei zwei baugleichen Fahrzeugen aufgrund von Fertigungstoleranzen und wegen unterschiedlicher Alterung voneinander unterscheiden. Ebenso hängen diese Modellparameter auch von der Fahrsituation ab. Sofern die Modellparameter auf den individuellen Verbrennungsmotor bzw. das jeweilige Fahrzeug und die entsprechende Fahrsituation angepasst werden, lassen sich die Stelleingriffe des Reglers deutlich verringern, da dann die dynamische Vorsteuerung einen wesentlichen Anteil der Regelaufgabe übernimmt.
  • Einer der Modellparameter ist ein Massenträgheitsmoment des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten im Antriebsstrang des Fahrzeugs. Das Massenträgheitsmoment gibt die Trägheit des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten gegenüber einer Drehzahländerung an. Vorzugsweise werden Reglerparameter in Abhängigkeit des Massenträgheitsmoments so geändert, dass sich bei einer Veränderung des Massenträgheitsmoments, z. B. bei einem Gangwechsel oder bei Betätigen der Kupplung, Performancekriterien für die Regelung, wie z.B. die Überschwingweite und dergleichen nicht ändern. Beispielsweise können die Reglerparameter hierfür mit dem Massenträgheitsmoment multipliziert werden oder die Reglerparameter für unterschiedliche Massenträgheitsmomente in einem Kennfeld abgelegt werden.
  • Ein weiterer Modellparameter ist das Lastmoment des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten im Antriebsstrang des Fahrzeugs. Das Lastmoment bezeichnet das Moment, das dem Verbrennungsmotor bei der Drehbewegung entgegenwirkt. Dadurch wird das effektive Drehmoment, das für die Beschleunigung des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht, verkleinert. Sofern das Lastmoment in der Softwarefunktion abgeschätzt werden kann oder aus entsprechenden Versuchsreihen bekannt ist, lässt sich das Lastmoment in der vorliegenden Ausführungsform zu dem Ausgangssignal des Reglers aufschalten und fließt auf diese Weise in die dynamische Vorsteuerung mit ein.
  • Gemäß einem Aspekt sind die Modellparameter in Kennfeldern in Abhängigkeit einer Gangstufe, eines Kupplungssignals und/oder weiterer Größen abgelegt. Gemäß einem weiteren Aspekt könnend die Modellparameter mit einem Algorithmus berechnet werden. Die Modellparameter können folglich in Abhängigkeit der Gangstufe, der Kupplungssignals und/oder weiterer Größen sowie von Ereignissen, wie z. B. einer Zuschaltung eines Nebenaggregates, für das dynamische Modell berechnet werden.
  • Optional können bei der dynamischen Vorsteuerung auch Modelle zweiter Ordnung und/oder höherer Ordnung miteinbezogen werden. Dadurch wird das verwendete Modell detaillierter und es können komplexere Komponentenstrukturen, wie z. B. ein (komplex aufgebauter) Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, abgebildet werden. In diesem Fall können weitere Modellparameter, wie z. B. Federkonstanten oder Dämpfungskonstanten, in die dynamische Vorsteuerung miteinfließen.
  • Der Regler kann z. B. als PI-Regler (Proportional-Integral-Regler) ausgelegt sein.
  • Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
  • Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät realisiert, welches die dynamische Vorsteuerung bei der Regelung der Drehzahl des Verbrennungsmotors ausführen kann.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • Die 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Regelkreises für die Drehzahl eines Verbrennungsmotors mit einer dynamischen Vorsteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Die 2 zeigt ein Blockschaltbild der dynamischen Vorsteuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Die 3a und 3b zeigen für den Fall eines Führungsverhalten den Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors (3a) und den Verlauf eines indizierten Drehmoments (3b) in Diagrammen über der Zeit jeweils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und gemäß dem Stand der Technik.
    • Die 4a und 4b zeigen für den Fall eines Drehzahlabfalls den Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors (4a) und den Verlauf des indizierten Drehmoments (4b) in Diagrammen über der Zeit jeweils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und gemäß dem Stand der Technik.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Regelkreises für eine Drehzahl NM eines Verbrennungsmotors. Der Regelkreis umfasst eine erfindungsgemäße dynamische Vorsteuerung 1, einen Regler 2 und eine Regelstrecke 4, die den Verbrennungsmotor samt damit verbundener Komponenten im Antriebsstrang eines Fahrzeugs abbildet. In Bezug auf ein Kraftfahrzeug umfasst der Antriebsstrang beispielsweise eine Kupplung, ein Getriebe usw. Die dynamische Vorsteuerung 1 rechnet eine Soll-Drehzahl Nsp in ein indiziertes Drehmoment Mind um. Hierfür wird ein realisierbares invertiertes dynamisches Modell 10 verwendet, welches das statische Verhalten und das dynamische Verhalten der Regelstrecke 4 umfasst. Die genaue Wirkungsweise der dynamischen Vorsteuerung 1 wird in Bezug auf 2 detailliert erläutert. Als Eingangsgröße des realisierbaren invertierten dynamischen Modells 10 dient die Solldrehzahl NSP und ein geschätztes Massenträgheitsmoment Ĵ des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten im Antriebsstrang des Fahrzeugs. In Ausführungsbeispielen der Erfindung können Modelle höherer Ordnung miteinbezogen werden und weitere Modellparameter P, wie z. B. Federkonstanten oder Dämpfungskonstanten, in die dynamische Vorsteuerung 1 miteinfließen.
  • Als Ausgangsparameter gibt die dynamische Vorsteuerung 1 in diesem Ausführungsbeispiel neben dem indizierten Drehmoment Mind eine prädizierte Drehzahl Npred aus, die an den Regler 2 weitergeleitet wird. Ferner wird das indizierte Drehmoment Mind aus der dynamischen Vorsteuerung 1 an die Regelstrecke 4 weitergeleitet. Aus dem indizierten Drehmoment Mind wird schließlich eine Kraftstoffmenge berechnet, die in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird. Infolgedessen wird an der Regelstrecke 4, abhängig von deren statischen und dynamischen Verhalten, die Drehzahl NM des Verbrennungsmotors eingestellt, wobei ein Lastmoment ML des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten der Drehbewegung entgegenwirkt. Um den Regelkreis zu erhalten, wird die Drehzahl NM des Verbrennungsmotors gemessen, durchläuft eine Signalverarbeitung 5, und wird an den Regler 2 zurückgeführt.
  • In der hier dargestellten Ausführungsform korrigiert der Regler 2 eine Abweichung zwischen der gemessenen Drehzahl NM des Verbrennungsmotors und der prädizierten Drehzahl Npred , die aus der dynamischen Vorsteuerung 1 erhalten wird. Bei der gemessenen Drehzahl NM kann es in Bezug auf die prädizierte Drehzahl Npred zu einem Phasenversatz kommen. Daher durchläuft die prädizierte Drehzahl Npred ein Signalverarbeitungsmodell 6, das die Signalverarbeitung 5 nachbildet.
  • Wie bereits beschrieben wird das Regler-Drehmoment MR als Ausgangssignal des Reglers 2 an die dynamische Vorsteuerung 1 weitergeleitet. Dabei wird das geschätzte Lastmoment M L ^
    Figure DE102017219392A1_0001
    des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten auf das Ausgangssignal des Reglers 2 addiert. In Abhängigkeit einer Gangstufe, eines Kupplungssignals und/oder weiterer Größen ist das geschätzte Lastmoment M L ^
    Figure DE102017219392A1_0002
    z.B. in einem Kennfeld abgelegt oder wird mittels eines Algorithmus berechnet. Somit fließt das geschätzte Lastmoment M L ^
    Figure DE102017219392A1_0003
    als Modellparameter in die dynamische Vorsteuerung mit ein. Das Lastmoment M L ^
    Figure DE102017219392A1_0004
    lässt sich ebenso auch aus der gemessenen Drehzahl NM und dem indizierten Drehmoment Mind in Echtzeit berechnen.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die dynamische Vorsteuerung 1, der Regler 2 sowie die Signalverarbeitung 5 der Drehzahl NM des Verbrennungsmotors und die Signalverarbeitung 6 der prädizierten Drehzahl Npred in einem elektronischen Steuergerät implementiert.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild der dynamischen Vorsteuerung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Zu Beginn erfolgt in einem realisierbaren invertierten dynamischen Modell 10 eine Umrechnung der Soll-Drehzahl in ein Vorsteuer-Drehmoment Mv, wobei das geschätzte Massenträgheitsmoment ĵ des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten als Modellparameter einfließt. Das realisierbare invertierte dynamische Modell 10 wird z.B. über die Übertragungsfunktion G − 1 = J ^ s τ f i l t s + 1
    Figure DE102017219392A1_0005
    ausgeführt. Das realisierbare invertierte dynamische Modell 10 stellt damit ein inverses Modell zum dynamischen Modell 16 der Regelstrecke 4 dar, die z.B. vereinfacht mit der Übertragungsfunktion G = 1 J s
    Figure DE102017219392A1_0006
    beschrieben werden kann. Hierbei entspricht der Parameter Ĵ bzw. J dem geschätzten bzw. dem echten Massenträgheitsmoment und τfilt stellt eine Filterzeitkonstante dar, mit der der Verlauf der Soll-Drehzahl gefiltert wird. s bezeichnet die Laplace-Variable.
  • In Abhängigkeit einer Gangstufe, eines Kupplungssignals und/oder weiterer Größen ist das geschätzte Massenträgheitsmoment ĵ z.B. in einem Kennfeld abgelegt oder wird mittels eines Algorithmus berechnet. Anschließend wird das Regler-Drehmoment MR in einer Addition 11 mit dem Vorsteuer-Drehmoment Mv zu einem Summen-Drehmoment MΣ aufsummiert. Hierbei kann es vorkommen, dass das Summen-Drehmoment MΣ oberhalb eines maximalen Drehmoments Mmax liegt, das durch den Verbrennungsmotor umgesetzt werden kann. Um dem entgegenzuwirken, wird eine Begrenzung 12 des indizierten Drehmoments Mind vorgenommen. Wenn das Summen-Drehmoment MΣ zwischen einem minimalen Drehmoment Mmin und dem maximalen indiziertes Drehmoment Mmax liegt, wird das Summen-Drehmoment MΣ direkt als indiziertes Drehmoment Mind ausgegeben. Bei der Begrenzung 12 hängt das maximale indizierte Drehmoment Mmax direkt von den Eigenschaften des jeweiligen Verbrennungsmotors ab; das minimale indizierte Drehmoment Mmin ist in der Regel null. Liegt das Summen-Drehmoment MΣ oberhalb des maximalen indizierten Drehmoments Mmax , wird stattdessen das maximale indizierte Drehmoment Mmax , das durch den Verbrennungsmotor umgesetzt werden kann, als indiziertes Drehmoment Mind ausgegeben. Liegt das Summen-Drehmoment MΣ unterhalb des minimalen indizierten Drehmoments Mmin , wird in der Regel als indiziertes Drehmoment Mind null ausgegeben. Das indizierte Drehmoment Mind stellt also ein Drehmoment dar, mit dem die gewünschte Drehzahl NM des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit der Modellparameter Massenträgheitsmoment J und Lastmoment ML , welche sich auf den individuellen Verbrennungsmotor mit den damit verbundenen Komponenten im Antriebsstrang des Fahrzeugs beziehen, angepasst wird.
  • Ferner wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Subtraktion 15 des Regler-Drehmoments MR vom indizierten Drehmoment Mind nach der Begrenzung 12 ausgeführt, um ein beschränktes Vorsteuer-Drehmoment MVb zu erhalten. Mit diesem vorwärtsgerechneten dynamischen Modell 16 der Regelstrecke 4wird das beschränkte Vorsteuer-Drehmoment MVb in die prädizierte Drehzahl Npred umgerechnet. Die prädizierte Drehzahl Npred stellt infolgedessen eine Drehzahl dar, die der Verbrennungsmotor unter Berücksichtigung der geschätzten Modellparameter Massenträgheitsmoment ĵ und Lastmoment M L ^ ,
    Figure DE102017219392A1_0007
    welche sich auf den individuellen Verbrennungsmotor mit den damit verbundenen Komponenten im Antriebsstrang des Fahrzeugs beziehen, während eines Arbeitspunktwechsels realisieren kann. Das realisierbare invertierte dynamische Modell 10 kann mit dieser prädizierten Drehzahl Npred aus dem dynamischen Modell 16 der Regelstrecke neu initialisiert werden.
  • In den 3a und 3b ist für den Fall eines Führungsverhaltens, bei dem die Drehzahl NM des Verbrennungsmotors auf einen vorgegebenen Sollwert eingestellt wird, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik dargestellt. 3a zeigt in einem Diagramm die Drehzahl NM des Verbrennungsmotors über der Zeit t. Es ist ein Soll-Verlauf 80, der den vorgegebenen Verlauf der Drehzahl NM zeigt, in Form einer Sprungantwort von einem ersten Drehzahl-Wert N1 auf einen zweiten Drehzahlwert N2 dargestellt. Daneben sind ein Verlauf 81 der Drehzahl NM bei Regelung mit dynamischer Vorsteuerung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (im Folgenden kurz „Drehzahl-Verlauf 81 mit Versteuerung“ genannt) und ein Verlauf 82 der Drehzahl NM bei Regelung ohne dynamische Vorsteuerung 1 gemäß dem Stand der Technik (im Folgenden kurz „Drehzahl-Verlauf 82 ohne Versteuerung“ genannt) dargestellt. Es zeigt sich, dass beim Drehzahl-Verlauf 81 mit Vorsteuerung der zweite Drehzahl-Wert N2 aus dem Soll-Verlauf 80 schneller erreicht wird als beim Drehzahl-Verlauf 82 ohne Vorsteuerung.
  • In 3b ist für diesen Fall ein Diagramm des indizierten Drehmoments Mind über der Zeit aufgetragen. Ein Soll-Verlauf 85, der den vorgegebenen Verlauf des indizierten Drehmoments Mind zeigt, bleibt konstant auf einem ersten Drehmoment-Wert M1, da sich das Drehmoment vor und nach der Anforderung nicht ändern soll. Ein Drehmoment-Verlauf 86 mit Vorsteuerung des indizierten Drehmoments Mind steigt während der Anforderung sprungartig an und fällt dann auf den ersten Drehmoment-Wert M1 ab, während bei einem Drehmoment-Verlauf 87 ohne Vorsteuerung das indizierte Drehmoment Mind erst langsam ansteigt, bevor es im Anschluss wieder abfällt.
  • In den 4a und 4b ist für den Fall, bei dem die Drehzahl NM von einem höheren dritten Drehzahlwert N3 auf einen niedrigeren vierten Drehzahl-Wert N4 abfällt, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik dargestellt. 4a zeigt in einem Diagramm die Drehzahl NM des Verbrennungsmotors über der Zeit t. Hier ist ein Soll-Verlauf 90 der Drehzahl NM dargestellt, der den vorgegebenen Verlauf der Drehzahl NM zeigt und demnach konstant auf dem vierten Drehzahl-Wert N4 liegt. Ein Drehzahl-Verlauf 91 mit Vorsteuerung und ein Drehzahl-Verlauf 92 ohne Vorsteuerung fallen beide anfangs mit konstanter Steigung ab. Sobald der vierte Drehzahl-Wert N4 erreicht ist, schwingt sich der Drehzahl-Verlauf 91 mit Vorsteuerung schnell auf den vorgegebenen vierten Drehzahl-Wert N4 ein. Während der Drehzahl-Verlauf 92 ohne Vorsteuerung zuerst unter den vierten Drehzahl-Wert N4 fällt und nach einem Unterschwinger auf den vierten Drehzahl-Wert N4 zurückkehrt.
  • In 4b ist für diesen Fall ein Diagramm des indizierten Drehmoments Mind über der Zeit aufgetragen. Ein Soll-Verlauf 85, der den vorgegebenen Verlauf indizierten Drehmoments Mind zeigt, bleibt ebenfalls konstant auf einem zweiten Drehmoment-Wert M2 . Ein Drehmoment-Verlauf 96 mit Vorsteuerung steigt zeitlich schon weit bevor der entsprechende Drehzahl-Verlauf 91 mit Vorsteuerung den vierten Drehzahl-Wert N4 erreicht hat kontinuierlich an und erreicht den zweiten Drehmoment-Wert M2 , wenn der entsprechende Drehzahl-Verlauf 91 mit Vorsteuerung den vierten Drehzahl-Wert N4 erreicht. Ein Drehmoment-Verlauf 97 ohne Vorsteuerung steigt zeitlich später als der Drehmoment-Verlauf 96 mit Vorsteuerung an, überschreitet dann den zweiten Drehmoment-Wert M2 und fällt nach einer Überschwingung auf den zweiten Drehmoment-Wert M2 zurück. Das Unterschwingen der Drehzahl NM und das damit verbundene Überschwingen des Drehmoments Mind wirken sich negativ auf die Laufeigenschaften des Verbrennungsmotors aus und beeinflusst zudem den Fahrkomfort.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Regelung einer Drehzahl (NM) eines Verbrennungsmotors mittels eines Reglers (2), gekennzeichnet durch eine dynamische Vorsteuerung (1), bei der eine Soll-Drehzahl (Nsp) mit einem dynamischen Modell (10) gefiltert und in ein indiziertes Drehmoment (Mind) umgerechnet wird, welches im Anschluss mit einer Begrenzung (12) auf das realisierbare indizierte Drehmoment begrenzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (NM) des Verbrennungsmotors auf Grundlage des indizierten Drehmoments (Mind) geändert wird, unter Berücksichtigung des dynamischen Modell (10), welches das statische Verhalten und/oder das dynamische Verhalten der Regelstrecke (4) abbildet, sowie der Begrenzung (12) des indizierten Drehmoments.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der dynamischen Vorsteuerung (1) eine prädizierte Drehzahl (Npred) auf Grundlage des dynamischen Modells und der Begrenzung (12) des indizierten Drehmoments (Mind) berechnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Modell (10) mit Hilfe der prädizierten Drehzahl (Npred) aus einem dynamischen Modell (16) einer Regelstrecke (4) neu initialisiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler 2 eine Abweichung zwischen der prädizierten Drehzahl (Npred) und der Drehzahl (NM) des Verbrennungsmotors korrigiert.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine prädizierte Drehzahl (Npred) mit einem Signalverarbeitungsmodell (6) phasenkorrigiert wird, so dass der Phasenversatz der bei der Signalverarbeitung (5) zwischen der gemessenen und der prädizierten Drehzahl entsteht, bereinigt wird und die phasenkorrigierte prädizierte Drehzahl zur Berechnung der Abweichung zwischen der prädizierten Drehzahl (Npred) und der Drehzahl (NM) des Verbrennungsmotors verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Massenträgheitsmoment (ĵ) des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten bei der dynamischen Vorsteuerung (1) miteinfließt.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lastmoment ( M L ^ )
    Figure DE102017219392A1_0008
    des Verbrennungsmotors und der damit verbundenen Komponenten bei der dynamischen Vorsteuerung (1) miteinfließt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenträgheitsmoment (ĵ) und/oder das Lastmoment ( M L ^ ) )
    Figure DE102017219392A1_0009
    in Kennfeldern abgelegt sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenträgheitsmoment (ĵ) und/oder das Lastmoment ( M L ^ ) )
    Figure DE102017219392A1_0010
    mittels eines Algorithmus berechnet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der dynamischen Vorsteuerung (1) auch Modelle zweiter Ordnung und/oder höherer Ordnung miteinbezogen werden.
  12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (2) ein PI-Regler ist.
  13. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
  14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
  15. Elektronisches Steuergerät, welches eine dynamische Vorsteuerung (1) gemäß eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei der Regelung der Drehzahl (NM) eines Verbrennungsmotors ausführt.
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