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Die
Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zur
Steuerung einer Antriebseinheit nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Es
sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung einer Antriebseinheit
eines Fahrzeugs bekannt, bei denen eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit,
beispielsweise ein Drehmoment, in Abhängigkeit mehrerer Stellgrößen, beispielsweise
einer Luftzufuhr und eines Zündwinkels
modelliert wird.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
haben demgegenüber den
Vorteil, dass die modellierte Ausgangsgröße der Antriebseinheit mit
einem Sollwert für
die Ausgangsgröße verglichen
wird, und dass zumindest ein erster Sollwert für eine erste der Stellgrößen in Abhängigkeit
einer Differenz zwischen der modellierten Ausgangsgröße und dem
Sollwert für
die Ausgangsgröße gebildet
wird. Auf diese Weise ist es nicht mehr notwendig, dass das Modell
zur Ermittlung der Ausgangsgröße interventierbar
ist. Dies führt
dazu, dass die Genauigkeit des Modells für die Ermittlung der Ausgangsgröße erhöht werden
kann, ohne dass auf eine Invertierbarkeit des Modells Rücksicht
genommen werden muss. Dies führt
weiterhin dazu, dass das Modell nicht in invertierter Form abgespeichert werden
muss, um den mindestens einen Sollwert für die mindestens eine Stellgröße zu berechnen,
so dass Speicherplatz eingespart werden kann.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine erste Sollwert im Sinne
einer betragsmäßigen Verringerung
der Differenz zwischen der modellierten Ausgangsgröße und dem
Sollwert für
die Ausgangsgröße gebildet
wird. Auf diese Weise lässt
sich der mindestens eine Sollwert für die mindestens eine Stellgröße besonders
einfach mit Hilfe eines Reglers bilden.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass mindestens ein zweiter Sollwert
für mindestens
eine zweite der Stellgrößen gebildet
wird, wenn nach, insbesondere mehrfacher, Bildung des ersten Sollwertes
unter ausschließlicher
Verwendung zulässiger Werte
für die
Bildung des ersten Sollwertes die Differenz betragsmäßig über einer
vorgegebenen Schwelle bleibt. Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass
der Sollwert für
die Ausgangsgröße unter
Verwendung des Modells für
die Ermittlung der Ausgangsgröße in Abhängigkeit
der Stellgrößen umgesetzt
werden kann. Weiterhin wird auf diese Weise eine hierarchische Umsetzung
des Sollwertes für
die Ausgangsgröße erreicht,
die nicht unbedingt die Regelung sämtlicher Sollwerte für die Stellgrößen erfordert.
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Besonders
vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Ausgangsgröße in Abhängigkeit
mindestens eines Sollwertes für
mindestens eine der Stellgrößen modelliert
wird. Auf diese Weise kann eine Konvergenz des Modells zur Ermittlung
der Ausgangsgröße abhängig von
den Stellgrößen gewährleistet
werden.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn für die Modellierung der Ausgangsgröße eine
der Stellgrößen, vorzugsweise
eine Füllung
oder zugeführte
Luftmasse einer Brennkraftmaschine der Antriebseinheit, ausgehend
von einem wirkungsgradkorrigierten Sollwert für die Ausgangsgröße initialisiert
wird. Auf diese Weise kann diese Stellgröße bereits bei ihrer Initialisierung
möglichst
gut an den nach der Konvergenz des Modells für diese Stellgröße erwarteten
Sollwert angenähert
werden, so dass eine schnellere Konvergenz des Modells ermöglicht wird.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn für die Modellierung der Ausgangsgröße eine
der Stellgrößen, vorzugsweise
ein Zündwinkel
einer Brennkraftmaschine der Antriebseinheit, abhängig von
mindestens einer weiteren, vorzugsweise nicht konstant angenommenen
Stellgröße, initialisiert
wird. Auf diese Weise lässt
sich diese Stellgröße bei ihrer
Initialisierung ebenfalls möglichst
nahe an den nach Konvergenz des Modells für die Ausgangsgröße erwarteten sich
einstellenden Sollwert für
diese Stellgröße annähern und
die Konvergenz des Modells für
die Ermittlung der Ausgangsgröße beschleunigen.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigt die einzige Figur ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung
eines beispielhaften Aufbaus für
die erfindungsgemäße Vorrichtung
und eines beispielhaften Ablaufs für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 1 eine
Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit. Bei der Antriebseinheit
kann es sich beispielsweise um die Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs
handeln. Weiterhin kann die Antriebseinheit beispielsweise einen
Verbrennungsmotor umfassen. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise
als Otto-Motor oder als Diesel-Motor
ausgebildet sein. Alternativ kann die Antriebseinheit auch einen
Elektromotor umfassen oder auf einem beliebigen anderen Antriebkonzept
basieren. Im Folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
beispielhaft für
eine Antriebseinheit beschrieben werden, die einen Otto-Motor umfasst.
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Die
Vorrichtung 1 kann dabei in eine Motorsteuerung der Antriebseinheit
integriert sein bzw. eine solche Motorsteuerung bilden. Basis der
Vorrichtung 1 ist ein empirisch, beispielsweise auf einem Prüfstand ermitteltes,
kennfeldbasiertes Modell, bei dem aus Stellgrößen der Antriebseinheit eine
Ausgangsgröße der Antriebseinheit
ermittelt wird. Bei der Ausgangsgröße der Antriebseinheit kann
es sich beispielsweise um ein Ausgangsdrehmoment oder um eine Ausgangsleistung
oder um eine von einer der genannten Größen abgeleitete Ausgangsgröße handeln.
Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass es sich bei der
Ausgangsgröße der Antriebseinheit
um ein Ausgangsdrehmoment handelt. Als Stellgrößen der Antriebseinheit können die
dem Verbrennungsmotor zugeführte
Luftmasse rl, das Luft-/Kraftstoff-Gemisch-Verhältnis λ im Abgastrakt des Verbrennungsmotors,
der Zündwinkel
zw und/oder der Restgasanteil rri im zu verbren nenden Luft-/Kraftstoff-Gemisch
in einem Brennraum des Verbrennungsmotors sein. Aus den verwendeten
Stellgrößen ermittelt
das Modell, das in der Figur mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet
ist, einen Istwert mimod für
das Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit.
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Das
Modell 5 kann dabei so aufgebaut sein, dass zunächst ein
optimaler Istwert für
das Ausgangsdrehmoment berechnet wird, das mit einzelnen Faktoren
oder Wirkungsgraden multipliziert wird, um dann das tatsächliche
Istmoment zu erhalten. Dabei können
die Faktoren in Abhängigkeit
der verwendeten Stellgrößen gebildet
werden. Somit kann gemäß dem beschriebenen
Beispiel der optimale Istwert für das
Ausgangsdrehmoment mit einem Faktor für die Luftmasse rl, einem Faktor
für das
Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnis λ, einem Faktor
für den Zündwinkel
zw und einem Faktor für
den Restgasanteil rri multipliziert werden, um den tatsächlichen
Istwert zu erhalten. Auf diese Weise lässt sich das Modell 5 vollständig faktorisieren,
d.h. mimod = f1(rl)·f2(λ)·f3(zw)·f4(rri) (1)
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Gemischte,
nicht faktorisierende Terme, wie zum Beispiel f(λ, zw), treten in Gleichung (1)
nicht auf.
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Auf
Grund der beschriebenen Faktorisierung gemäß Gleichung (1) wäre das Modell 5 leicht
invertierbar. Für
die Steuerung des Ausgangsdrehmomentes der Antriebseinheit könnte das
Modell daher nochmals in invertierter Form in der Motorsteuerung bzw.
im Motorsteuergerät
abgelegt sein. Ausgehend von Gleichung (1) können dann die Sollwerte für die einzelnen
Stellgrößen berechnet
werden. So kann beispielsweise ein Sollwert zwsol für den Zündwinkel ausgehend
von Gleichung (1) wie folgt berechnet werden: zwsol = f3–1(mimod/(f1(rl)·f2(λ)·f4(rri))) (2)
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Es
ist jedoch nicht erforderlich, dass das Modell 5 nochmals
in invertierter Form in der Motorsteuerung abgelegt werden muss.
Wenn das Modell 5 nicht in invertierter Form im Motorsteuergerät gespeichert
werden muss, so ist eine vollständige
Faktorisierung des Modells 5 gemäß Gleichung (1) nicht erforderlich,
zumal Untersuchungen gezeigt haben, dass der Verzicht auf gemischte
Terme bei der Bildung des Modells 5 die Genauigkeit des
Modells 5 begrenzen. Erfindungsgemäß werden dem Modell 5 in
der Vorrichtung 1 gemäß der Figur
als Stellgrößen eine
modellierte relative Luftmasse rlmod, eine Restgasrate rri, ein
Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnis λ und ein
Zündwinkel
zw zugeführt.
Aus den genannten Stellgrößen ermittelt
das Modell 5 den Istwert mimod für das Ausgangsdrehmoment der
Antriebseinheit, beispielsweise auf der Grundlage der vollständig faktorisierten
Gleichung (1), die bei den gemäß der Figur
verwendeten Stellgrößen dann
wie folgt lautet: mimod
= f1(rlmod)·f2(λ)·f3(zw)·f4(rri) (3).
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Alternativ
kann das Modell 5 gemäß der Figur
auch ganz allgemein wie folgt formuliert werden: mimod = f(rlmod, λ, zw, rri,
...) (4).
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Gleichung
(4) ermöglicht
dabei die Berücksichtigung
weiterer Stellgrößen, zusätzlich zu
den in der Figur dargestellten Stellgrößen rlmod, rri, λ und zw.
Eine solche weitere Stellgröße kann
beispielsweise die Einspritzdauer für die Kraftstoffeinspritzung sein.
Alternativ können
natürlich
auch weniger als die in der Figur dargestellten Stellgrößen zur
Modellierung des Istwertes mimod des Ausgangdrehmomentes verwendet
werden, gegebenenfalls unter Einbuße an Genauigkeit bei der Modellierung.
Gemäß der allgemeinen
Gleichung (4) für
die Modellierung des Istwertes mimod des Ausgangsdrehmomentes der Antriebseinheit
ist auch die Berücksichtigung
gemischter, nicht faktorisierender Terme möglich. Die Bildung des Modells 5 gemäß Gleichung
(4) kann beliebig erfolgen und wird beispielsweise empirisch auf einem
Prüfstand
ermittelt.. Das Modell 5 kann dabei so gebildet werden,
dass dies den modellierten Istwert mimod des Ausgangsdrehmomentes
möglichst genau
in Abhängigkeit
der Stellgrößen rlmod,
rri, λ und
zw an den tatsächlichen
Istwert für
das Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit annähert.
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Gemäß der Figur
wird weiterhin ein Sollwert misol für das Ausgangsdrehmoment vorgegeben,
der beispielsweise von einem in der Figur nicht dargestellten Momentenkoordinator
geliefert werden kann. Der Momentenkoordinator ermittelt dabei in
dem Fachmann bekannter Weise aus mehreren Momentenanforderungen
verschiedener Komponenten des in diesem Beispiel beschriebenen Fahrzeugs
eine resultierende Momentenanforderung als Sollwert misol für das Ausgangsdrehmoment.
Bei diesen verschiedenen Komponenten kann es sich beispielsweise
um eine Antriebsschlupfregelung, ein Antiblockiersystem, ei ne Fahrgeschwindigkeitsregelung,
ein elektronisches Fahrpedal, eine Leerlaufregelung, eine Antiruckelfunktion,
u.s.w. handeln. Wird der Sollwert misol beispielsweise in Abhängigkeit
einer Fahrpedalstellung gebildet, so kann es sich bei dem Sollwert misol
um ein Fahrerwunschmoment handeln. Um den geforderten Sollwert misol
für das
Ausgangsdrehmoment einstellen zu können, müssen geeignete Sollwerte für die Stellgrößen vorgegeben
werden. Da der Sollwert misol mittels verschiedener Kombination
von Stellgrößen realisiert
werden kann, benötigt
man für
eine eindeutige Festlegung der Sollwerte für die Stellgröße natürlich Nebenbedingungen.
Eine solche Nebenbedingung ist beispielsweise die Einstellung eines
Anteils des Sollwertes misol des Ausgangsdrehmomentes über den
Luftpfad des Verbrennungsmotors, also über die Einstellung der Luftzuführ zum Verbrennungsmotor
durch geeignete Ansteuerung einer Drosselklappe. Zu diesem Zweck wird
der über
den Luftpfad umzusetzende Anteil milsol des Sollwertes misol mit
Hilfe eines vorgegebenen Wirkungsgrades etaapsol für den gewünschten Arbeitspunkt
des Verbrennungsmotors mittels eines Divisionsgliedes 25 gebildet,
in dem der Sollwert misol des Ausgangsdrehmomentes durch den vorgegebenen
Wirkungsgrad etaapsol für
den gewünschten Arbeitspunkt
dividiert wird. Der resultierende Sollwert milsol für das über den
Luftpfad umzusetzende Moment wird einem ersten Kennfeld 30 zugeführt, dem als
zweite Eingangsgröße eine
aktuelle Motordrehzahl nmot des Verbrennungsmotors zugeführt ist. Das
erste Kennfeld 30 enthält
dabei beispielsweise ein grobes Modell, welche optimale relative
Luftmasse rlroh notwendig ist, um den über den Luftpfad umzusetzenden
Sollwert milsol des Ausgangsdrehmomentes unter optimalen Bedingungen,
d.h. beispielsweise bei einem Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnis λ = 1 bei
der aktuellen Motordrehzahl nmot umzusetzen. Wenn auch das erste
Kennfeld 30 streng genommen bereits Teil eines vollständig faktorisierten und
damit invertierbaren Modells ist, so ist es entscheidend, dass das
erste Kennfeld 30 nur ein sehr grobes Modell darstellen
muss und bei weitem nicht alle Abhängigkeiten zur Ermittlung der
optimalen relativen Luftmasse rlroh enthalten muss. Dabei kann beispielsweise
auf die Abhängigkeit
von der Restgasrate rri zur Ermittlung der optimalen relativen Luftmasse
rlroh verzichtet werden. Schließlich
geht es bei der Ermittlung der optimalen relativen Luftmasse rlroh
lediglich um die Bildung eines Initialwertes für die Stellgröße der dem
Verbrennungsmotor zugeführten
relativen Luftmasse rlmod.
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Gemäß der Figur
ist es weiterhin vorgesehen, dass dem Modell 5 eine vorgegebene,
beispielsweise konstante Restgasrate rri als Stellgröße zugeführt wird.
Entsprechend ist ge mäß der Figur
dem Modell 5 ein vorgegebenes konstantes Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnis λ als Stellgröße zugeführt.
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Dabei
können
die Restgasrate rri und das Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnis λ ganz allgemein im
Rahmen der Grenzen eines möglichen
Brennbetriebes des Verbrennungsmotors frei vorgegeben werden, um
beispielsweise den Schadstoffgehalt im Abgas und/oder den Kraftstoffverbrauch
zu optimieren. Dabei kann beispielsweise das Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnis λ = 1 vorgegeben
werden.
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Als
weitere Stellgröße ist im
Modell 5 gemäß der Figur
der Zündwinkel
zw als Eingang zugeführt. Hier
kann zunächst
mit einem beliebigen Startwert, der natürlich in einem für den Verbrennungsmotor sinnvollen
Bereich liegen sollte, begonnen werden. Vorteilhaft ist es aber,
wie in der Figur dargestellt, den Zündwinkel zw in Abhängigkeit
der optimalen relativen Luftmasse rlroh in Form eines optimalen
Zündwinkels
zwopt zu initialisieren. Der optimale Zündwinkel zwopt wird dabei aus
einem zweiten Kennfeld 40 ermittelt. Als Eingangsgrößen des
zweiten Kennfeldes 40 wird dabei die optimale relative
Luftmasse rlroh am Ausgang des ersten Kennfeldes 30 sowie
die aktuelle Motordrehzahl nmot verwendet. Gleichzeitig wird in
diesem Ausführungsbeispiel
vorausgesetzt, der optimale Zündwinkel
zwopt aus dem zweiten Kennfeld 40 bei konstantem Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnis λ = 1 und
einer vorgegebenen Restgasrate rri ermittelt wird. Auch das zweite
Kennfeld 40 ist streng genommen wieder Teil eines vollständig faktorisierten
und damit invertierbaren Modells, wobei auch hier gilt, dass es
entscheidend ist, dass nicht das gesamte, unter Umständen sehr
komplexe Momentenmodell in invertierter Form dargestellt werden muss,
d.h. nicht alle Abhängigkeiten
berücksichtigt werden
müssen,
die die Bildung des optimalen Zündwinkels
zwopt beeinflussen.
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Auch
bei der Bildung des optimalen Zündwinkels
zwopt durch das zweite Kennfeld 40 geht es lediglich um
eine Initialisierung der dem Modell 5 zugeführten Stellgröße des Zündwinkels
zw.
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Die
am Ausgang des ersten Kennfeldes 30 anliegende optimale
relative Luftmasse rlroh wird einem ersten Additionsglied 35 zugeführt und
dort mit einer Differenzluftmasse Δrl addiert. Als Ergebnis ergibt
sich die Stellgröße rlmod
der dem Verbrennungsmotor zuzuführenden
relativen Luftmasse als Eingangsgröße des Modells 5.
Im ersten Berechnungsschritt des Modells 5 ist die Differenzluftmasse Δrl zu Null
gesetzt, so dass die Stellgröße der dem
Verbrennungsmotor zuzuführenden
relativen Luftmasse rlmod der optimalen relativen Luftmasse rlroh
entspricht. Entsprechend ist der Ausgang des zweiten Kennfeldes 40,
also der optimale Zündwinkel
zwopt, auf ein zweites Additionsglied 45 geführt und
wird dort mit einem Differenzzündwinkel Δzw addiert.
Als Ergebnis bildet sich am Ausgang des zweiten Additionsgliedes 45 als
dem Modell 5 zuzuführende
Stellgröße der am Verbrennungsmotor
einzustellende Zündwinkel
zw. Im ersten Berechnungsschritt ist der Differenzzündwinkel Δzw zu Null
gesetzt und die Stellgröße des einzustellenden
Zündwinkels
zw entspricht dem optimalen Zündwinkel
zwopt.
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Das
Modell 5 berechnet nun ausgehend von Gleichung (4) den
Istwert mimod des Ausgangsdrehmomentes und führt ihn Vergleichsmitteln 10 zu.
Die Vergleichsmittel 10 können als Subtraktionsglied ausgebildet
sein. Den Vergleichsmitteln 10 ist außerdem der Sollwert misol des
Ausgangsdrehmomentes zugeführt.
Die Vergleichsmittel 10 subtrahieren den Istwert mimod
vom Sollwert misol des Ausgangsdrehmomentes. Das Ergebnis dieser
Subtraktion ist ein Differenzmoment Δmi. Das Differenzmoment Δmi ist einem
ersten Regler 15 und einem zweiten Regler 20 zugeführt. Dabei
kann der erste Regler 15 den zweiten Regler 20 aktivieren
und deaktivieren. Zunächst
deaktiviert der erste Regler 15 den zweiten Regler 20,
so dass eine Regelung nur durch den ersten Regler 15 realisiert
wird. Der erste Regler 15 ist dabei ein Zündwinkelregler.
Wenn der modellierte Istwert mimod des Ausgangsdrehmomentes größer als der
Sollwert misol ist, dann ist das Differenzmoment Δmi negativ
und der Zündwinkelregler 15 gibt
einen positiven Differenzzündwinkel Δzw > 0 an seinem Ausgang
ab, wobei dieser Differenzzündwinkel Δzw wie beschrieben
auf das zweite Additionsglied 45 geführt wird. Auf diese Weise wird
der einzustellende Zündwinkel
zw gegenüber
dem optimalen Zündwinkel
zwopt nach spät
verschoben. Wenn der Istwert mimod kleiner als der Sollwert misol
des Ausgangsdrehmomentes ist, dann ist das Differenzmoment Δmi größer Null
und der Zündwinkelregler 15 gibt
einen Differenzzündwinkel Δzw kleiner
Null ab, d.h. der einzustellende Zündwinkel zw wird gegenüber dem optimalen
Zündwinkel
zwopt nach früh
verschoben. Der um den Differenzzündwinkel Δzw korrigierte optimale Zündwinkel
zwopt wird dann als neue Stellgröße für den am
Verbrennungsmotor einzustellenden Zündwinkel zw verwendet und gleichzeitig
dem Modell 5 für
einen erneuten Berechnungsdurchlauf zugeführt. Dieser Vorgang wird so
oft wiederholt, bis entweder das Differenzmoment Δmi einen
vorgegebenen Schwellwert betragsmäßig unterschreitet oder ein
Abbruchkriterium erreicht ist. Ein Abbruchkriterium kann beispielsweise
darin bestehen, dass der gewünschte
Sollwert misol mit keinem motorverträglichen Zündwinkel zw erreicht werden
kann, d.h. das Dif ferenzmoment Δmi
bei Verwendung motorverträglicher
Zündwinkel
zw als Stellgröße auch
nach einer vorgegebenen Anzahl von Berechnungsschritten oder nach
Ablauf einer vorgegebenen Zeit nicht den vorgegebenen Schwellwert
betragsmäßig unterschreitet,
wobei die vorgegebene Anzahl von Berechnungsschritten bzw. die vorgegebene
Zeit ausreichend groß gewählt werden
sollte, um sicher zu stellen, dass der Istwert mimod dem Sollwert
misol für
keinen motorverträglichen
Zündwinkel
zw ausreichend durch den Zündwinkelregler 15 nachgeführt werden
kann. In diesem Fall aktiviert der Zündwinkelregler 15 den
zweiten Regler 20, um auch in diesem Fall den gewünschten
Sollwert misol einstellen zu können.
Dabei wird der Zündwinkelregler 15 für die Dauer
des Betriebs des zweiten Reglers 20 festgehalten, so dass
keine Regelung durch den Zündwinkelregler 15 erfolgt.
Der zweite Regler 20 bildet dann in Abhängigkeit des Differenzmomentes Δmi die Differenzluftmasse Δrl und führt sie,
wie beschrieben, dem ersten Additionsglied 35 zu. Somit
wird durch den zweiten Regler 20 die Stellgröße der dem
Verbrennungsmotor zugeführten
relativen Luftmasse rlmod so oft ausgehend von der optimalen relativen Luftmasse
rlroh durch die Differenzluftmasse Δrl korrigiert, bis der Istwert
mimod nicht mehr als die vorgegebene Schwelle vom Sollwert misol
abweicht. Die auf diese Weise korrigierte optimale relative Luftmasse
rlroh und damit die dem Modell 5 zugeführte Stellgröße der relativen
Luftmasse rlmod ist dabei gleichzeitig der Sollwert für die Füllungssteuerung
des Verbrennungsmotors genauso wie die Stellgröße des Zündwinkels zw am Ausgang des
zweiten Additionsgliedes 45 der Sollwert für die Zündungssteuerung des
Verbrennungsmotors ist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Stellgrößen des
Restgasanteils rri und des Luft-/Kraftstoff-Gemischverhältnisses λ nicht für die Regelung
des Differenzmomentes Δmi
verwendet. Jede Stellgröße kann
jedoch in Kombination mit einer oder mehreren anderen Stellgrößen beispielsweise
ebenfalls hierarchisch oder allein für eine Regelung des Differenzmoments Δm verwendet
werden.
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Wenn
durch den zweiten Regler 20 die Differenz zwischen dem
Sollwert misol und dem Istwert mimod betragsmäßig unter die vorgegebene Schwelle
gebracht werden kann, so kann dies vom zweiten Regler 20 dem
ersten Regler 15 mitgeteilt werden, der darauf hin den
zweiten Regler 20 deaktiviert und seinen eigenen Regelbetrieb
wieder aufnimmt, wenn er feststellt, dass das Differenzmoment Δmi die vorgegebene
Schwelle wieder überschreitet.
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Überschreitet
das Differenzmoment Δmi
wieder die vorgegebene Schwelle, so wiederholt sich der oben beschriebene
Vorgang, wonach zunächst
der Zündwinkelregler 15 und
anschließend
gegebenenfalls der zweite Regler 20 aktiviert wird.
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Der
Zündwinkelregler 15 und
der zweite Regler 20 haben jeweils die Aufgabe, durch Abgabe eines
geeigneten Differenzzündwinkels Δzw bzw. einer
geeigneten Differenzluftmasse Δrl
das Differenzmoment Δmi
betragsmäßig zu verringern,
um es unter die vorgegebene Schwelle zu bringen und damit eine ausreichende
Nachführung
des Istwertes mimod an den Sollwert misol des Ausgangsdrehmomentes
zu gewährleisten.
Wie beschrieben, ist es nicht erforderlich, dass das dem ersten
Kennfeld 30 und dem zweiten Kennfeld 40 jeweils
zu Grunde liegende Modell möglichst
genau ist. Je genauer aber diese Kennfelder 30, 40 die
optimale relative Luftmasse rlroh bzw. den optimalen Zündwinkel
zwopt für den
gewünschten
Arbeitspunkt nachbilden, umso näher
liegen die optimale relative Luftmasse rlroh an der letztendlich
einzustellenden relativen Luftmasse rlmod und der optimale Zündwinkel
zwopt am letztendlich einzustellenden Zündwinkel zw, so dass der beschriebene
Regelvorgang schneller abgeschlossen und somit eine schnellere Konvergenz
des Modells 5 erreicht werden kann.
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An
Stelle der optimalen relativen Luftmasse rlroh bzw. der Stellgröße der relativen
Luftmasse rlmod können
durch geeignete Normierung auf das Brennraumvolumen des Verbrennungsmotors
auch die entsprechenden Füllungswerte
verwendet werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann
das Modell 5 gemäß Gleichung
(4) nicht vollständig
faktorisiert gebildet werden und muss dann nur einmal in der Motorsteuerung
abgelegt werden und nicht zusätzlich
in inverser Form. Hierdurch wird Speicherplatz im Programm- und
Datenspeicher der Motorsteuerung eingespart. Da das Modell 5 nicht über eine
analytische Formel oder analytische Kennfelder invertierbar darstellbar
sein muss, lässt
sich eine genauere Nachbildung des Istwertes mimod des Ausgangsdrehmomentes
realisieren.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
lässt sich
für beliebige
Antriebseinheiten anwenden, bei denen eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit
in Abhängigkeit
mehrerer Stellgrößen modelliert
wird, wobei die modellierte Ausgangsgröße mit einem Sollwert für die Ausgangsgröße verglichen
wird und zumindest ein erster Sollwert für ei ne erste der Stellgrößen in Abhängigkeit
einer Differenz zwischen der modellierten Ausgangsgröße und dem Sollwert
für die
Ausgangsgröße gebildet
wird.