DE102022104719A1 - Verfahren zur Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine sowie Antriebseinrichtung mit Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine sowie Antriebseinrichtung mit Brennkraftmaschine Download PDF

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Bodo Odendall
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Istdrehzahl einer eine Regelstrecke (2) bildenden Brennkraftmaschine einer Antriebseinrichtung (1) auf eine Leerlaufdrehzahl, wobei aus der Leerlaufdrehzahl und der Istdrehzahl eine Reglereingangsgröße ermittelt wird, die einem Leerlaufregler (4) zugeführt wird, wobei mittels des Leerlaufreglers (4) aus der Reglereingangsgröße eine die Istdrehzahl beeinflussende Stellgröße ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die ermittelte Stellgröße einem die Regelstrecke (2) modellierenden Beobachter (6) zugeführt wird, der aus ihr eine Modelldrehzahl bestimmt, die zusätzlich zum Ermitteln der Reglereingangsgröße herangezogen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Istdrehzahl einer eine Regelstrecke bildenden Brennkraftmaschine einer Antriebseinrichtung auf eine Leerlaufdrehzahl, wobei aus der Leerlaufdrehzahl und der Istdrehzahl eine Reglereingangsgröße ermittelt wird, die einem Leerlaufregler zugeführt wird, wobei mittels des Leerlaufreglers aus der Reglereingangsgröße eine die Istdrehzahl beeinflussende Stellgröße ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2017 200 785 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors im Leerlauf nach einem Start des Verbrennungsmotors, wobei eine Verbrennungen charakterisierende Größe 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. Dabei ist vorgesehen, dass Trajektorien von Sollwerten für die Leerlaufdrehzahl und für die Verbrennungen der Brennraumfüllungen charakterisierende Größe bei einem Übergang von einer Nachstartphase zu einem Warmlauf des Verbrennungsmotors vorgegeben werden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Regeln der Istdrehzahl der die Regelstrecke bildenden Brennkraftmaschine der Antriebseinrichtung auf die Leerlaufdrehzahl vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine schnelle und stabile Regelung auf die Leerlaufdrehzahl vornimmt.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Regeln der Istdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die ermittelte Stellgröße einem die Regelstrecke modellierenden Beobachter zugeführt wird, der aus ihr eine Modelldrehzahl bestimmt, die zusätzlich zum Ermitteln der Reglereingangsgröße herangezogen wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Antriebseinrichtung dient vorzugsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebseinrichtung kann insoweit Bestandteil des Kraftfahrzeugs sein, jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen. Zur Bereitstellung des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung die Brennkraftmaschine auf, wobei das Antriebsdrehmoment über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt wird, welche mit der Istdrehzahl um eine Drehachse rotiert.
  • Zumindest zeitweise wird die Brennkraftmaschine beziehungsweise ihre Istdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl geregelt. Dies ist insbesondere dann der Fall, falls die Brennkraftmaschine antriebstechnisch von einer Radachse des Kraftfahrzeugs entkoppelt ist, vorzugsweise durch Öffnen einer Trennkupplung beziehungsweise Anfahrkupplung, und sich folglich im Leerlauf befindet. Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine über die Trennkupplung an die wenigstens eine Radachse des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch angeschlossen. Ist die Trennkupplung geschlossen, so ist die Brennkraftmaschine mit der Radachse antriebstechnisch gekoppelt; ist sie hingegen geöffnet, so ist die Brennkraftmaschine von der Radachse entkoppelt.
  • Die Leerlaufdrehzahl ist bevorzugt höher als eine Mindestdrehzahl, mit welcher die Brennkraftmaschine mindestens betrieben werden muss, um einen selbsterhaltenden Betrieb der Brennkraftmaschine sicherzustellen. Entspricht die Istdrehzahl der Brennkraftmaschine mindestens der Mindestdrehzahl, so kann die Brennkraftmaschine ihre Istdrehzahl selbsttätig, also insbesondere ohne Zufuhr eines extern bereitgestellten Drehmoments, erhöhen oder zumindest konstant halten. Ist die Istdrehzahl kleiner als die Mindestdrehzahl, so sinkt die Istdrehzahl ohne das extern bereitgestellte Drehmoment bis in den Stillstand ab.
  • Die Leerlaufdrehzahl entspricht zumindest der Mindestdrehzahl, bevorzugt ist sie jedoch größer als diese. Die Leerlaufdrehzahl wird derart gewählt, dass ein hinsichtlich ihrer Geräuschentwicklung und/oder Vibrationsentwicklung möglichst unauffälliger Betrieb der Brennkraftmaschine bei gleichzeitig geringem Kraftstoffverbrauch sichergestellt ist. Beispielsweise beträgt die Leerlaufdrehzahl mindestens 600 U/min, mindestens 700 U/min oder mindestens 800 U/min und/oder höchstens 1.400 U/min, höchstens 1.200 U/min oder höchstens 1.000 U/min. Insbesondere beträgt sie mindestens 600 U/min und höchstens 1.400 U/min, mindestens 700 U/min und höchstens 1.200 U/min oder mindestens 800 U/min und höchstens 1.000 U/min.
  • Zum Regeln der Istdrehzahl der Brennkraftmaschine auf die Leerlaufdrehzahl dient der Leerlaufregler. Dem Leerlaufregler wird als Eingangsgröße die Reglereingangsgröße zugeführt. Als Ausgangsgröße stellt er die Stellgröße zur Verfügung, welche derart gewählt ist, dass sie die Istdrehzahl zumindest zeitweise beeinflusst. Diese Stellgröße wird an der Brennkraftmaschine eingestellt. Beispielsweise dient eine Differenz zwischen der Istdrehzahl und der Leerlaufdrehzahl als Reglereingangsgröße, die Reglereingangsgröße ergibt sich also durch Subtraktion der Istdrehzahl von der Leerlaufdrehzahl. In diesem Fall wird beispielsweise ein Regler mit einem I-Anteil, insbesondere ein PI-Regler, als Leerlaufregler verwendet.
  • Allerdings ist die von der Brennkraftmaschine gebildet Regelstrecke totzeitbehaftet, nach dem Einstellen der Stellgröße an der Brennkraftmaschine vergeht also eine bestimmte Zeitspanne, nämlich die Totzeit, bis sich die Istdrehzahl in Richtung der von der Stellgröße vorgegebenen Drehzahl verändert. Aus diesem Grund neigt der beschriebene Leerlaufregler zum Schwingen, insbesondere zum über schwingen. Das bedeutet, dass während des Regelns der Istdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl sich die Istdrehzahl der Leerlaufdrehzahl von einer ersten Seite nähert, jedoch zunächst auf eine der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Leerlaufdrehzahl überschwingt, bevor sie sich wieder in Richtung der Leerlaufdrehzahl verändert, nämlich durch entsprechendes Anpassen der Stellgröße durch den Leerlaufregler. Je nach Einstellung des Leerlaufreglers tritt ein solches Überschwingen mehrfach auf bis die Istdrehzahl der Leerlaufdrehzahl mit einer gewissen Toleranz entspricht.
  • Da diese Art der Regelung aufgrund des Überschwingen das Einstellen der Istdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung erzielt und zudem das Überschwingen einem Fahrer des Kraftfahrzeugs negativ auffallen kann, insbesondere in akustischer Hinsicht, ist es nun vorgesehen, die Reglereingangsgröße auf andere Art und Weise zu bestimmen. Insbesondere liegt sie nicht mehr allein als Funktion aus Istdrehzahl und Leerlaufdrehzahl vor. Vielmehr ist es nun vorgesehen, dass die mittels des Leerlaufreglers ermittelte Stellgröße nicht nur der Brennkraftmaschine, sondern zusätzlich dem Beobachter zugeführt wird.
  • Der Beobachter ist derart ausgestaltet, dass er die Regelstrecke, also die Brennkraftmaschine, modelliert beziehungsweise nachbildet. Der Beobachter weist bevorzugt als, insbesondere einzige, Eingangsgröße die Stellgröße und, insbesondere als einzige, Ausgangsgröße die Modelldrehzahl auf. Unter der Modelldrehzahl ist hierbei die modellierte Drehzahl der Brennkraftmaschine zu verstehen. Je höher die Genauigkeit des Beobachters ist, also je besser der Beobachter die Brennkraftmaschine nachbildet, umso näher liegt die mittels des Beobachters ermittelte Modelldrehzahl an der Istdrehzahl der Brennkraftmaschine.
  • Die Reglereingangsgröße wird nun aus der Leerlaufdrehzahl, der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl bestimmt, insbesondere nur aus diesen. Die Reglereingangsgröße liegt insoweit als Funktion der Leerlaufdrehzahl, der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl vor. Aus einer solchen Vorgehensweise folgt eine äußerst stabile Regelung ohne oder zumindest mit deutlich reduziertem Überschwingen. Dies liegt darin begründet, dass die Differenz zwischen der Regelstrecke und der mittels des Beobachters modellierten Regelstrecke ausgeregelt wird. Bei einer guten Übereinstimmung zwischen der Regelstrecke und dem Modell des Beobachters tritt nur eine kleine Regelabweichung auf, sodass das Schwingen des Leerlaufreglers effektiv vermieden wird.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl eine Zwischengröße bestimmt wird, die zusammen mit der Leerlaufdrehzahl zum Ermitteln der Reglereingangsgröße verwendet wird. Es ist also nicht vorgesehen, die Istdrehzahl und die Modelldrehzahl direkt zurückzuführen und aus der Leerlaufdrehzahl, der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl direkt die Reglereingangsgröße zu ermitteln. Vielmehr soll zunächst die Zwischengröße aus der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl, insbesondere ausschließlich aus diesen, berechnet werden. Anschließend wird die Reglereingangsgröße aus der Leerlaufdrehzahl und der Zwischengröße ermittelt, insbesondere wiederum ausschließlich aus diesen. Insoweit liegt die Reglereingangsgröße als Funktion der Leerlaufdrehzahl und der Zwischengröße vor, wobei letztere wiederum eine Funktion der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl ist. Hierdurch wird eine hohe Stabilität des Leerlaufreglers erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich die Zwischengröße durch Subtraktion der Modelldrehzahl von der Istdrehzahl ergibt und zum Ermitteln der Reglereingangsgröße von der Leerlaufdrehzahl abgezogen wird. Die Zwischengröße entspricht also der Differenz zwischen der Modelldrehzahl und der Istdrehzahl beziehungsweise entspricht der Istdrehzahl abzüglich der Modelldrehzahl. Die Reglereingangsgröße ist wiederum die Differenz zwischen der Leerlaufdrehzahl und der Zwischengröße, sie ergibt sich also durch Subtraktion der Zwischengröße von der Leerlaufdrehzahl. Auch hierdurch wird die erwähnte hohe Stabilität des Leerlaufreglers umgesetzt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Reglereingangsgröße durch Subtraktion der Istdrehzahl von der Leerlaufdrehzahl ermittelt und nachfolgend mittels der Modelldrehzahl korrigiert wird, bevor sie dem Leerlaufregler zugeführt wird. Zuerst wird also die Istdrehzahl von der Leerlaufdrehzahl abgezogen und dem Ergebnis nachfolgend die Modelldrehzahl zugeschlagen, also zu diesem addiert. Das Endergebnis entspricht der Reglereingangsgröße beziehungsweise wird als diese verwendet. Anders ausgedrückt ist die Reglereingangsgröße gleich der Leerlaufdrehzahl abzüglich der Istdrehzahl und zuzüglich der Modelldrehzahl. Auf diese Art und Weise wird eine stabile Regelung umgesetzt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Beobachter ein Totzeitglied aufweist, wobei ein Totzeitparameter Tt des Totzeitglieds derart gewählt wird, dass ein Zeitpunkt einer Beobachtersystemantwort einem Zeitpunkt einer Regelstreckensystemantwort entspricht oder zumindest nahezu entspricht. Das Totzeitglied verzögert eine Signalantwort des Beobachters, auch als Beobachtersystemantwort bezeichnet, gegenüber einer Änderung des Eingangssignals des Beobachters, also der Stellgröße, um die Zeit, welche durch den Totzeitparameter Tt beschrieben wird. Die Totzeit entspricht insoweit der Zeitspanne zwischen der Änderung der Stellgröße und der aus ihr resultierenden Signalantwort des Totzeitglieds beziehungsweise des Beobachters.
  • Der Totzeitparameter wird derart gewählt, dass der Beobachter die Regelstrecke mit möglichst hoher Genauigkeit nachbildet. Insbesondere soll der Zeitpunkt der Beobachtersystemantwort dem Zeitpunkt der Regelstreckensystemantwort entsprechen oder zumindest nahezu entsprechen. Unter der Beobachtersystemantwort ist die Systemantwort beziehungsweise Signalantwort des Beobachters auf eine Veränderung der Stellgröße zu verstehen. Die Regelstreckensystemantwort entspricht hingegen einer Signalantwort der Brennkraftmaschine auf dieselbe Änderung der Stellgröße.
  • Die Beobachtersystemantwort und die Regelstreckensystemantwort treten idealerweise zeitgleich oder mit lediglich einem geringen Zeitabstand voneinander auf. Insbesondere ist der Abstand zwischen dem Zeitpunkt der Beobachtersystemantwort und dem Zeitpunkt der Regelstreckensystemantwort kleiner als ein Abstand zwischen einem Zeitpunkt der Signaländerung der Stellgröße und dem Zeitpunkt der Regelstreckensystemantwort. Vorzugsweise beträgt die Differenz zwischen dem Zeitpunkt der Beobachtersystemantwort und dem Zeitpunkt der Regelstreckensystemantwort höchstens 20 %, höchstens 15 % oder höchstens 10 % der Differenz zwischen dem Zeitpunkt der Signaländerung der Stellgröße und dem Zeitpunkt der Regelstrecken system antwort, jeweils bevorzugt in absoluten, also vorzeichenbefreiten, Werten. Die beschriebene Vorgehensweise stellt eine genaue Modellierung der Regelstrecke durch den Beobachter sicher.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Leerlaufdrehzahl, die Istdrehzahl und die Modelldrehzahl vor dem Ermitteln der Reglereingangsgröße normalisiert werden. Hierunter ist zu verstehen, dass die genannten Drehzahlen von ihrer jeweiligen Einheit befreit werden. Zusätzlich oder alternativ können sie mit einem gemeinsamen Faktor beaufschlagt werden, der derart gewählt ist, dass die Leerlaufdrehzahl nach dem normalisieren gleich einem bestimmten Wert ist, insbesondere gleich eins. Hieraus folgt, dass die Stellgröße auf den normalisierten Drehzahlen beruht. Entsprechend wird sie vor ihrem Einstellen an der Brennkraftmaschine mit einem weiteren Faktor beaufschlagt, welcher von dem Faktor abhängt und die Normalisierung rückgängig macht. Hierdurch wird eine hohe numerische Genauigkeit erzielt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Leerlaufregler ein Verzögerungsglied, insbesondere ein Verzögerungsglied erster Ordnung, verwendet wird. Der Leerlaufregler ist folglich vergleichsweise einfach aufgebaut. Das Verzögerungsglied ist beispielsweise ein Totzeitglied, sodass die Stellgröße der Reglereingangsgröße zeitverzögert hinterherläuft. Bevorzugt liegt der Leerlaufregler jedoch in Form des Verzögerungsglied erster Ordnung, also als PT1-Glied, vor. Entsprechend kann mittels des Leerlaufreglers eine Verstärkung erzielt werden, nämlich indem ein P-Glied mit einer bestimmten Verstärkung vorliegt. Zudem bewirkt der Leerlaufregler eine Verzögerung. Die beschriebene Vorgehensweise beziehungsweise die beschriebene Ausgestaltung des Leerlaufreglers ermöglicht die Realisierung der bereits erläuterten Vorteile auf besonders einfache Art und Weise.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Istdrehzahl, insbesondere über eine bestimmte Zeitspanne gemittelt, periodisch ermittelt wird. Die Brennkraftmaschine erzeugt das von ihr bereitgestellte Antriebsdrehmoment diskontinuierlich, nämlich auf Grundlage von einzelnen diskreten Verbrennungen. Hierdurch weist die Brennkraftmaschine beziehungsweise ihre Kurbelwelle über eine oder mehrere Umdrehungen hinweg Drehzahlschwankungen auf. Weiterhin ist es mit üblicherweise verwendeten Messverfahren nicht möglich, die Istdrehzahl in jeder Drehwinkelstellung der Kurbelwelle exakt zu ermitteln.
  • Aus diesem Grund wird die Istdrehzahl lediglich periodisch ermittelt, also in diskreten, voneinander beabstandeten Zeitpunkten. Beispielsweise wird die Istdrehzahl pro Umdrehung der Kurbelwelle höchstens viermal, höchstens zweimal oder höchstens einmal ermittelt. Das Ermitteln der Istdrehzahl erfolgt hierbei besonders bevorzugt gemittelt, nämlich jeweils über die bestimmte Zeitspanne hinweg. Die bestimmte Zeitspanne ergibt sich insbesondere aus der Anzahl der Messungen der Istdrehzahl pro Umdrehung der Kurbelwelle. Beispielsweise entspricht die Zeitspanne insoweit einem Kurbelwellenwinkel von mindestens 90° bei viermaligem Ermitteln, mindestens 180° bei zweimaligem Ermitteln oder mindestens 360° bei einmaligem Ermitteln. Aus der periodischen Ermittlung der Istdrehzahl folgt, dass die Regelstrecke lediglich zeitverzögert angesteuert werden kann. Dies bestimmt zumindest einen Teil der Totzeit der Regelstrecke und somit des Beobachters.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Stellgröße eine Drosselklappenstellung und/oder ein Zündzeitpunkt verwendet werden. Beide Stellgrößen beeinflussen das Drehmoment der Brennkraftmaschine und entsprechend ihre Istdrehzahl. Beispielsweise wird anhand der Stellgröße und/oder eines zeitlichen Gradienten der Stellgröße festgestellt, ob die Drosselklappenstellung, der Zündzeitpunkt oder beide angepasst werden müssen, um die Istdrehzahl der Brennkraftmaschine möglichst rasch in Richtung der Leerlaufdrehzahl zu verändern. Hieraus folgt eine besonders effektive Regelung der Istdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Istdrehzahl einer eine Regelstrecke bildenden Brennkraftmaschine der Antriebseinrichtung auf eine Leerlaufdrehzahl zu regeln, wobei aus der Leerlaufdrehzahl und der Istdrehzahl eine Reglereingangsgröße ermittelt wird, die einem Leerlaufregler zugeführt wird, wobei mittels des Leerlaufreglers aus der Reglereingangsgröße eine die Istdrehzahl beeinflussende Stellgröße ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Dabei ist die Antriebseinrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet, die ermittelte Stellgröße einem die Regelstrecke modellierenden Beobachter zuzuführen, der aus ihr eine Modelldrehzahl bestimmt, die zusätzlich zum Ermitteln der Reglereingangsgröße herangezogen wird.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Antriebseinrichtung, nämlich einer Leerlaufregelung für eine Brennkraftmaschine der Antriebseinrichtung, in einer ersten Ausführungsform, sowie
    • 2 eine schematische Darstellung der Leerlaufregelung in einer zweiten Ausführungsform.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Antriebseinrichtung 1, nämlich eine erste Ausführungsform einer Leerlaufregelung zur Regelung einer Istdrehzahl einer eine Regelstrecke 2 bildenden Brennkraftmaschine der Antriebseinrichtung 1 auf eine Leerlaufdrehzahl. Im Rahmen des hierbei verwendeten Verfahrens wird an einem Eingang 3 eine Leerlaufdrehzahl vorgegeben. Aus dieser, einer Istdrehzahl der Brennkraftmaschine sowie einer Modelldrehzahl wird eine Reglereingangsgröße ermittelt und einem Leerlaufregler 4 zugeführt. Dieser bestimmt aus der Reglereingangsgröße eine Stellgröße und stellt diese nachfolgend an der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Regelstrecke 2 ein. Aus dem Betrieb der Brennkraftmaschine mit der Stellgröße folgt eine Istdrehzahl der Brennkraftmaschine, welche nachfolgend an einem Ausgang 5 bereitsteht.
  • Es ist vorgesehen, die Stellgröße nicht nur der Regelstrecke 2 zuzuführen, sondern zusätzlich auch einem Beobachter 6. Dieser ist zur Modellierung der Regelstrecke 2 beziehungsweise der Brennkraftmaschine vorgesehen und ausgestaltet. Als Ausgangsgröße weist der Beobachter 6 die bereits erwähnte Modelldrehzahl auf. An einem Knotenpunkt 7 wird aus der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl eine Zwischengröße bestimmt, nämlich indem die Modelldrehzahl von der Istdrehzahl abgezogen wird. Die Zwischengröße wird vor den Leerlaufregler 4 zurückgeführt, nämlich an einem Knotenpunkt 8. In diesem wird die Zwischengröße von der Leerlaufdrehzahl abgezogen und das Ergebnis dem Leerlaufregler 4 zugeführt.
  • Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Bereichs der Antriebseinrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform. Diese ähnelt grundsätzlich der ersten Ausführungsform, sodass auf die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass die Knotenpunkte 7 und 8 unterschiedlich angeordnet sind. Es ist weiterhin vorgesehen, die mittels des Leerlaufreglers 4 ermittelte Stellgröße sowohl der Regelstrecke 2 als auch dem Beobachter 6 zuzuführen. Allerdings werden die Istdrehzahl und die Modelldrehzahl separat zurückgeführt.
  • Hierzu wird die Istdrehzahl, welche aus dem Betrieb der Regelstrecke 2 mit der Stellgröße resultiert, in dem Knotenpunkt 7 von der Leerlaufdrehzahl abgezogen. Nachfolgend wird die mittels des Beobachters 6 ermittelte Modelldrehzahl hinzuaddiert und das Gesamtergebnis dem Leerlaufregler 4 als Eingangsgröße zugeführt. In anderen Worten entspricht die Eingangsgröße des Leerlaufreglers 4 der Leerlaufdrehzahl abzüglich der Istdrehzahl und zuzüglich der Modelldrehzahl. Eine solche Ausgestaltung kann gegenüber der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Stabilität und Genauigkeit numerisch vorteilhaft sein.
  • Die beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1 beziehungsweise das erläuterte Verfahren zum Regeln der Istdrehzahl der Brennkraftmaschine auf die Leerlaufdrehzahl zeichnet sich durch eine besonders hohe Regelstabilität aus. Insbesondere werden Schwingungen der Stellgröße und mithin der Istdrehzahl effektiv weitgehend unterbunden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Regelstrecke
    3
    Eingang
    4
    Leerlaufregler
    5
    Ausgang
    6
    Beobachter
    7
    Knotenpunkt
    8
    Knotenpunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017200785 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Regeln einer Istdrehzahl einer eine Regelstrecke (2) bildenden Brennkraftmaschine einer Antriebseinrichtung (1) auf eine Leerlaufdrehzahl, wobei aus der Leerlaufdrehzahl und der Istdrehzahl eine Reglereingangsgröße ermittelt wird, die einem Leerlaufregler (4) zugeführt wird, wobei mittels des Leerlaufreglers (4) aus der Reglereingangsgröße eine die Istdrehzahl beeinflussende Stellgröße ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Stellgröße einem die Regelstrecke (2) modellierenden Beobachter (6) zugeführt wird, der aus ihr eine Modelldrehzahl bestimmt, die zusätzlich zum Ermitteln der Reglereingangsgröße herangezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Istdrehzahl und der Modelldrehzahl eine Zwischengröße bestimmt wird, die zusammen mit der Leerlaufdrehzahl zum Ermitteln der Reglereingangsgröße verwendet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zwischengröße durch Subtraktion der Modelldrehzahl von der Istdrehzahl ergibt und zum Ermitteln der Reglereingangsgröße von der Leerlaufdrehzahl abgezogen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereingangsgröße durch Subtraktion der Istdrehzahl von der Leerlaufdrehzahl ermittelt und nachfolgend mittels der Modelldrehzahl korrigiert wird, bevor sie dem Leerlaufregler (4) zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beobachter (6) ein Totzeitglied aufweist, wobei ein Totzeitparameter des Totzeitglieds derart gewählt wird, dass ein Zeitpunkt einer Beobachtersystemantwort einem Zeitpunkt einer Regelstreckensystemantwort entspricht oder zumindest nahezu entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerlaufdrehzahl, die Istdrehzahl und die Modelldrehzahl vor dem Ermitteln der Reglereingangsgröße normalisiert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Leerlaufregler (4) ein Verzögerungsglied verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Istdrehzahl periodisch ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellgröße eine Drosselklappenstellung und/oder ein Zündzeitpunkt verwendet werden.
  10. Antriebseinrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, eine Istdrehzahl einer eine Regelstrecke (2) bildenden Brennkraftmaschine der Antriebseinrichtung auf eine Leerlaufdrehzahl zu regeln, wobei aus der Leerlaufdrehzahl und der Istdrehzahl eine Reglereingangsgröße ermittelt wird, die einem Leerlaufregler (4) zugeführt wird, wobei mittels des Leerlaufreglers (4) aus der Reglereingangsgröße eine die Istdrehzahl beeinflussende Stellgröße ermittelt und an der Brennkraftmaschine eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, die ermittelte Stellgröße einem die Regelstrecke (2) modellierenden Beobachter (6) zuzuführen, der aus ihr eine Modelldrehzahl bestimmt, die zusätzlich zum Ermitteln der Reglereingangsgröße herangezogen wird.
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