DE19630213C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Motormomenteinstellung bei einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Motormomenteinstellung bei einem Verbrennungsmotor mit Zündzeitpunkt- und Luftmassenstromregulierung, d. h. bei einem Ottomotor, oder mit Regulierung des Kraftstoffeinspritzbeginns und der Kraftstoffeinspritzdauer, d. h. bei einem Dieselmotor.

Moderne Ottomotoren besitzen meist eine elektronische Drossel­ klappenansteuerung zur Luftmassenstromregulierung, wobei das Fahrpedal von der Drosselklappe mechanisch entkoppelt ist. Zur Regelung des zugehörigen Antriebsstranges eines Fahrzeugs nutzen neuere Motor-Getriebe-Managementkonzepte eine Momentenschnitt­ stelle, wobei die Einstellung des gewünschten Motormomentes üb­ licherweise entweder statisch mit Hilfe eines die Größen Luft­ massenstrom, Motordrehzahl und Motormoment verknüpfenden Kenn­ feldes oder dynamisch mit Hilfe einer Luftmassenstromregelung vorgenommen wird. Die Dynamik einer Motormomentregelung allein über eine Luftmassenstromregelung ist stark durch die endliche Geschwindigkeit des Drosselklappenstellgliedes und vor allem durch die Füllungseigenschaften des Saugrohres begrenzt. Be­ stimmte Motorfunktionen, wie Leerlaufregelung oder Zughochschal­ tung bei Automatikgetrieben, erfordern jedoch eine hochdynami­ sche Motormomentänderung, die von der quasi statisch wirkenden Luftmassenstromregelung nicht zufriedenstellend erzielt werden kann. Herkömmlicherweise wird die angeforderte hochdynamische Motormomentänderung daher durch einen Zündungseingriff reali­ siert, ohne daß der daraus resultierende Motormomenteingriff mit der Luftmassenstromregelung koordiniert ist. Dieser Zündungsein­ griff besteht meist in einer geringfügigen Verschiebung des grundsätzlich motorbetriebspunktabhängig vorgegebenen Zündzeit­ punktes. Bei Dieselmotoren mit elektronischer Kraftstoffein­ spritzung erfolgt die Einstellung eines angeforderten Motormo­ mentes herkömmlicherweise ausschließlich über eine entsprechende Wahl der Einspritzdauer, während der Einspritzbeginn üblicher­ weise motorbetriebspunktabhängig vorgegeben wird.

In der Patentschrift DE 42 15 107 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine offenbart, bei dem aus der Winkelstellung des Fahrpedals ein Sollwert für das auf die Fahr­ bahn übertragene Moment ermittelt wird. Aus diesem Sollwert wird unter Berücksichtigung der Übertragungsfunktion des Motors und des Antriebsstrangs die in die Brennkraftmaschine einzuspritzen­ de Kraftstoffmenge und daraus unter Berücksichtigung eines Soll­ wertes für das Kraftstoff/Luft-Verhältnis mittels Invertierung einer vorgegebenen Saugrohrdynamikfunktion ein Sollwert für den erforderlichen Luftmassenstrom bestimmt, der dann durch entspre­ chende Verstellung eines Drosselklappenstellgliedes eingeregelt wird. Die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge wird dann an­ hand des gemessenen Luftmassenstrom-Istwertes bestimmt.

Aus der Offenlegungsschrift DE 44 40 640 A1 ist ein Verfahren zur Instationärsteuerung von Brennkraftmaschinen bekannt, mit dem die Speicherwirkung des Saugrohres berücksichtigt werden soll. Dazu wird in einem Speicher eine Luftmassenstrom-Dichte- Funktion abgelegt, anhand derer eine Steuereinheit einen Wert für den Luftmassenstrom am Zylindereingang in Abhängigkeit von der Saugrohrluftdichte und der Motordrehzahl erzeugt, aus dem dann ein zugehöriger Motorlastwert bestimmt wird.

Bei einem in der Offenlegungsschrift DE 41 12 908 A1 beschriebe­ nen Brennstoffsteuergerät für einen Verbrennungsmotor ist zur Erzielung einer schnellen Ansprechreaktion der Brennstoffsteue­ rung während einer Motorbeschleunigung ohne Verringerung des Mo­ torausgangsdrehmomentes vorgesehen, in einem solchen Beschleuni­ gungsfall nach Einspritzen einer ersten, auf der Basis der An­ sauglufttemperatur und des Zylinderinnendrucks berechneten, er­ sten Einspritzmenge eine zweite Einspritzmenge, die auf der Ba­ sis des Motorbeschleunigungszustandes berechnet wird, im An­ schluß an die erste Einspritzung einzuspritzen.

Eine in der Offenlegungsschrift DE 39 42 966 A1 angegebene Ein­ richtung zur Steuerung und/oder Regelung der Kraftstoffzumessung und/oder des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine ist so aus ge­ legt, daß im stationären Betrieb stets der Meßwert einer peri­ odisch schwankenden, einmal pro Zündung kurbelwinkelsynchron ge­ messenen Größe, beispielsweise des Saugrohrdrucks, bei derselben Kurbelwellenstellung zwecks Steuerung bzw. Regelung der Kraft­ stoffzumessung oder des Zündwinkels verwendet wird, während im dynamischen Betrieb jeder Meßwert zur Steuerung bzw. Regelung der Kraftstoffzumessung bzw. des Zündwinkels verwendet wird. Da­ mit soll der Übergang vom stationären zum dynamischen Motorbe­ trieb sehr schnell erkannt und für die Einstellung der Kraft­ stoffzumessung oder des Zündwinkels berücksichtigt werden kön­ nen.

In der Patentschrift DE 43 15 885 C1 wird ein Verfahren zur Ein­ stellung des Sollausgangsdrehmomentes einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Drosselklappenöffnungswinkel aus dem Sollausgangsdrehmoment ein Luftmassenstrom-Sollwert oder ein Motorlast-Sollwert ermit­ telt wird und der gemessene Istwert durch eine Absteuerung des Drosselklappenstellglieds auf den jeweiligen Sollwert eingere­ gelt wird. Die Umrechnung zwischen Last- und Luftmassenstromre­ gelung erfolgt mittels eines Lastfilters, das die in dynamischen Betriebszuständen auftretenden Abweichungen des gemessenen Luft­ massenstroms vom tatsächlich in den Brennraum strömenden Luft­ massenstrom kompensiert. Der Übergang zwischen den beiden Regel­ verfahren kann kontinuierlich oder geschaltet, vorzugsweise un­ ter Verwendung einer einseitigen Hysterese beim Übergang von der Motorlastregelung zur Luftmassenstromregelung, erfolgen.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, mit denen das Motormoment mit möglichst geringem Aufwand sowohl im stationären Motorbetrieb als auch vor allem im instationären Motorbetrieb mit vergleichweise kurzer Reaktions­ zeit und unter Gewährleistung eines kraftstoffverbrauchs- und abgasemissionsoptimalen Motorbetriebs auf das jeweils gewünsch­ te, angeforderte Motorsollmoment eingeregelt werden kann.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Vor­ richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Dabei ist vorgese­ hen, das angeforderte Motorsollmoment in einen dynamischen An­ teil und einen verbleibenden, quasistatischen Anteil aufzuspal­ ten. Der dynamische Anteil wird als Vorgabe für eine entspre­ chende Einstellung des Zündzeitpunktes bei einem Ottomotor bzw. des Einspritzbeginns bei einem Dieselmotor, d. h. als Führungs­ größe für eine motorwunschmomentabhängige Verschiebung des Zünd­ zeitpunktes bzw. des Einspritzbeginns herangezogen, während der quasistatische Sollmomentanteil mittels entsprechender Einstel­ lung des Luftmassenstroms bei einem Ottomotor bzw. der Ein­ spritzdauer bei einem Dieselmotor eingeregelt wird. Unter dem Gesichtspunkt minimaler Abgasemission und minimalen Kraftstoff­ verbrauchs wird zweckmäßigerweise die Variation des Zündzeit­ punktes bzw. des Einspritzbeginns so klein wie möglich gehalten. Dies bedeutet, daß der dynamische Sollmomentanteil vorzugsweise genau denjenigen Anteil des angeforderten Motorsollmomentes dar­ stellt, auf den das Motormoment durch die quasistatisch, d. h. träger reagierende Luftmassenstrom- bzw. Einspritzdauereinstel­ lung allein nicht mehr eingeregelt werden kann. Durch dieses Verfahren und diese Vorrichtung werden folglich die quasistati­ sche Motormomenteinstellung über die Luftmassenstrom- bzw. Ein­ spritzdauerregulierung einerseits und die hochdynamische Motor­ momenteinstellung über die Zündzeitpunkt- bzw. Einspritzbeginn­ regulierung andererseits in einer optimalen Weise miteinander koordiniert.

Gemäß einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Verfahren und einer nach Anspruch 5 weitergebildeten Vorrichtung wird der dynamische Sollmomentanteil durch eine Hochpaßfilterung des angeforderten Motorsollmomentes mit einer motorbetriebspunktabhängig gewählten Abklingzeitkonstante ermittelt.

Alternativ ist bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Ver­ fahren und einer nach Anspruch 6 weitergebildeten Vorrichtung eine modellbasierte Schätzung des von der Luftmassenstrom- bzw. Einspritzdauerregulierung bewältigten, quasistatischen Sollmo­ mentanteils vorgesehen, wobei zur Gewinnung des dynamischen Sollmomentanteils der Schätzwert vom angeforderten Motorsollmo­ ment subtrahiert wird. Im einfachsten Fall kann das Modell durch ein Kennfeld des quasistatischen Istmomentanteils in Abhängig­ keit von der Motordrehzahl, der Motorkühlwassertemperatur sowie beim Ottomotor von der Motorlast und dem Zündzeitpunkt und beim Dieselmotor von der Kraftstoffmenge und damit der Einspritzdauer und dem Einspritzbeginn gebildet sein.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnun­ gen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zei­ gen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Motormomentein­ stellung bei einem Ottomotor, die einen dynamischen Soll­ momentanteil mittels Hochpaßfilterung ermittelt,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Motormomentein­ stellung bei einem Dieselmotor, die einen dynamischen Sollmomentanteil mittels Hochpaßfilterung ermittelt,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Motormomentein­ stellung bei einem Ottomotor, die einen dynamischen Soll­ momentanteil mittels modellbasierter Schätzung eines qua­ sistatischen Istmomentanteils bestimmt,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Motormomentein­ stellung bei einem Dieselmotor, die einen dynamischen Sollmomentanteil mittels modellbasierter Schätzung eines quasistatischen Istmomentanteils bestimmt, und

Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Vorrichtungen der Fig. 1 bis 4 bei einer plötzlichen Än­ derung des Motorsollmoments.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen jeweils als Blockdiagramm verschiedene Vorrichtungen zur Motormomenteinstellung bei Otto- bzw. Diesel­ motoren. Zum besseren Verständnis sind die sich funktionell ent­ sprechenden Komponenten und gleiche physikalische Größen in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen belegt.

Die Fig. 1 zeigt eine für einen Ottomotor geeignete Vorrichtung zur Motormomenteinstellung. Eingangsseitig ist eine Motormoment- Koordinationseinheit (1) vorgesehen, an deren Ausgang das bei­ spielsweise vom Fahrer am Fahrpedal angeforderte Motorsollmoment (M_soll) abgegeben wird. Dieses Motorsollmomentsignal (M_soll) wird zum einen einer Einrichtung zur Luftmassenstromregelung und zum anderen einer Hochpaßfilterstufe zugeführt, die einer Einrich­ tung zur Zündzeitpunkteinstellung vorgeschaltet ist. Die Ein­ richtung zur Luftmassenstromregelung enthält eine eingangsseiti­ ge Luftmassenberechnungseinheit (2) und einen anschließenden PID-Luftmassenregler (3). Der Luftmassenberechnungseinheit (2) ist eingangsseitig eine Information über die momentane Motor­ drehzahl (n) sowie das angeforderte Motorsollmoment (M_soll) zuge­ führt. Daraus berechnet sie anhand eines abgelegten Kennfeldes den Luftmassenstrom-Sollwert (_s). Außerdem erfaßt die Luft­ massenberechnungseinheit (2) über eine entsprechende Sensorik den Luftmassenstrom-Istwert (_I) und leitet diesen Istwert (_I) ebenso wie den zugehörigen Sollwert (_s) an den PID-Luftmassen­ stromregler (3) weiter, der daraus das geeignete Stellsignal (α) für eine luftmassenstromregulierende Drosselklappe ermittelt. Bekanntermaßen vermag die von dieser Luftmassenstromregelung realisierbare Motormomenteinstellung einer hochdynamischen Mo­ torsollmomentänderung aufgrund der endlichen Drosselklappenver­ stellgeschwindigkeit und vor allem aufgrund der Saugrohrfül­ lungseigenschaften nur mit einer merklichen Trägheit zu folgen, d. h. sie vermag nur einen quasistatischen Motorsollmomentanteil auszuregeln.

Um den über diesen quasistatischen Anteil hinausgehenden dynami­ schen Sollmomentanteil aus regeln zu können, ist parallel zu die­ sem Luftmassenregelungszweig der Zündzeitpunkteinstellzweig mit eingangsseitiger Hochpaßfilterstufe vorgesehen, der auf plötzli­ che Motorsollmomentänderungen sehr rasch zu reagieren vermag, wobei aus Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsgründen die von diesem Zweig bewirkte Zündzeitpunktverschiebung so gering wie möglich gehalten wird. Dies bedeutet, daß der Zündzeitpunk­ teinstellzweig nur zur Einregelung gerade desjenigen dynamischen Motorsollmomentanteils benutzt wird, der nicht vom luftmassen­ stromregelnden Zweig einregelbar ist. Die Hochpaßfilterstufe be­ stimmt genau diesen dynamischen Sollmomentanteil (M_d) und besteht hierzu aus einem Hochpaßfilter (4) mit einstellbarer Abkling­ zeitkonstante (τ) und aus einer Zeitkonstanten-Kennfeldeinheit (5), welche die Abklingzeitkonstante (τ) für das Hochpaßfilter (4) anhand eines abgelegten Kennfeldes abhängig von der Motor­ drehzahl (n) und der Motorlast (L) vorgibt. Beispielsweise wird bei größerer Motordrehzahl (n) eine größere Abklingzeitkonstante (τ) eingestellt. Dadurch filtert das Hochpaßfilter (4) den dyna­ mischen Motorsollmomentanteil (M_d) motorbetriebspunktabhängig aus dem ihm zugeführten Motorsollmoment (M_soll) aus und gibt ihn an die nachgeschaltete Einrichtung zur Zündzeitpunkteinstellung ab. Die Hochpaßeigenschaft der Hochpaßfilterstufe bewirkt, daß der dynamische Sollmomentanteil (M_d) bei einer Änderung des Motormo­ mentwunsches nach Abklingen des Instationärvorgangs bei konstan­ ter Motorlast vollständig verschwindet, was eine Rückführung des Motorbetriebszustandes in den verbrauchs- und emissionsoptimalen Bereich sicherstellt.

Die Einrichtung zur Zündzeitpunkteinstellung empfängt den vom Hochpaßfilter (4) abgegebenen, dynamischen Sollmomentanteil (M_d) über eine eingangsseitige Totzoneneinheit (6), mit der uner­ wünschte, sehr kleine Zündzeitpunktänderungen unterdrückt wer­ den. Eine anschließende Einheit (7) bestimmt die zum zugeführten dynamischen Sollmomentanteil (M_d) gehörige Zündzeitpunktverschie­ bung (dZ) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (n) und der Mo­ torlast (L) anhand eines abgelegten Kennfeldes. Ein Addierer (8) addiert diese Zündzeitpunktverschiebung (dZ) zu einem Zündzeit­ punktbasiswert (Z_B), der von einer zugehörigen Zündzeitpunktbe­ rechnungseinheit (9) anhand eines abgelegten Kennfeldes in Ab­ hängigkeit von der Motordrehzahl (n) und der Motorlast (L) be­ stimmt wird. Das Ausgangssignal des Addierers (8) wird über eine Einheit (10) geführt, die dazu dient, die Änderungsrate des ihr zugeführten Zündzeitpunktwertes auf ein vorgebbares Maß zu be­ grenzen. Das auf diese Weise gegebenenfalls in seiner Änderungs­ rate begrenzte Zündzeitpunktstellsignal wird dann über eine Ein­ heit (11) geführt, die zur Absolutwertbegrenzung des Zündzeit­ punktes dient, indem sie den ihr zugeführten Zündzeitpunktwert auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzt. Das daraus resultie­ rende Zündzeitpunktstellsignal wird einem Addierer (12) zuge­ führt, der zu diesem Signal das Ausgangssignal einer Klopfrege­ lungsstufe (13) üblicher Bauart addiert. Das Ausgangssignal die­ ses Addierers (12) dient dann als Stellsignal (Z_S) für die Zünd­ zeitpunkteinstellung. Es versteht sich, daß der Zündzeitpunkt als Zündwinkel bezogen auf einen Referenzwinkel, z. B. den oberen Totpunkt des jeweiligen Hubkolbens eines Hubkolbenmotors, ausge­ drückt werden kann.

Die gemäß Fig. 1 aufgebaute Vorrichtung erlaubt somit eine Mo­ tormomenteinstellung, die auch sehr schnellen Motorsollmomentän­ derungen vergleichsweise rasch zu folgen vermag und nach Beendi­ gung einer Instationärphase vergleichsweise schnell wieder in einen abgasemissions- und kraftstoffverbrauchsoptimalen Betrieb übergeht.

In Fig. 2 ist eine zu derjenigen von Fig. 1 funktionell analoge Vorrichtung gezeigt, die sich für einen Dieselmotor mit elektro­ nischer Dieseleinspritzung eignet. Soweit hierbei gleiche Kompo­ nenten und physikalische Größen wie in Fig. 1 dargestellt sind, erkennbar an der Verwendung gleicher Bezugszeichen, kann bezüg­ lich deren Beschreibung auf das zu Fig. 1 Gesagte verwiesen wer­ den. Als Modifikation ist anstelle der Luftmassenstromregelung eine Einrichtung zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzdauer vorgesehen, die eine Einheit (2′) zur Kraftstoffmassenberechnung und eine Einheit (3′) zur Einspritzdauerberechnung umfaßt. Die Kraftstoffmassenberechnungseinheit (2′) bestimmt die Kraftstoff­ masse (m_f) anhand eines abgelegten Kennfeldes in Abhängigkeit von der zugeführten Motordrehzahl (n) und dem zugeführten Motorsoll­ moment (M_soll). Aus dem ihr zugeführten Kraftstoffmassenwert (m_f) ermittelt die Einspritzdauerberechnungseinheit (3′) anhand einer abgelegten Kennlinie die zugehörige Einspritzdauer und gibt die­ se Information als entsprechendes Einspritzdauerstellsignal (E_DS) ab.

Anstelle des Zündzeitpunkteinstellzweiges der Vorrichtung von Fig. 1 beinhaltet die Vorrichtung von Fig. 2 einen Einspritzbe­ ginneinstellzweig, dem die Hochpaßfilterstufe (4, 5) mit motor­ betriebspunktabhängig einstellbarer Abklingzeitkonstante (τ) vor­ geschaltet ist und die eingangsseitig die Totzoneneinheit (6) aufweist. An die Totzoneneinheit (6) schließt sich eine Einheit (7′) an, welche die zum zugeführten, dynamischen Motorsollmo­ mentanteil (M_d) gehörige Einspritzbeginnverschiebung (dE_B) anhand eines abgelegten Kennfeldes in Abhängigkeit von der Motordreh­ zahl (n) und der Motorlast (L) ermittelt. Die ermittelte Ein­ spritzbeginnverschiebung (dE_B) wird in einem anschließenden Ad­ dierer (8′) zu einem Einspritzbeginnbasiswert (E_BB) addiert, der von einer zugehörigen Einspritzbeginnbestimmungseinheit (9′) an­ hand eines abgelegten Kennfeldes in Abhängigkeit von der Motor­ drehzahl (n) und der Motorlast (L) berechnet wird. Das Ausgangs­ signal des Addierers (8′) bildet dann das Einspritzbeginn-Stell­ signal (E_BS). Es versteht sich, daß der Einspritzbeginn als ein Einspritzbeginnwinkel bezogen auf einen Referenzwinkel, z. B. den oberen Totpunkt des jeweiligen Hubkolbens eines Hubkolbenmotors, dargestellt werden kann.

Die Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 2 und die damit er­ zielten vorteilhaften Wirkungen entsprechen denjenigen der Vor­ richtung von Fig. 1, worauf hier verwiesen werden kann. Der ver­ gleichsweise rasch reagierende Einspritzbeginneinstellzweig re­ gelt. Genau denjenigen dynamischen Motorsollmomentanteil (M_d) ein, der von der Träger-, d. h. quasistatisch reagierenden Einrichtung zur Einspritzdauereinstellung bei plötzlichen Motorsollmomentän­ derungen nicht eingeregelt werden kann. Nach Beendigung einer Instationärphase wird vergleichsweise rasch wieder auf die ab­ gasemissions- und kaftstoffverbrauchsoptimale Betriebsweise übergegangen, bei der die Motormomenteinstellung allein über ei­ ne entsprechende Einstellung der Einspritzdauer erfolgt.

In Fig. 3 ist eine wiederum für einen Ottomotor geeignete Vor­ richtung zur Motormomenteinstellung gezeigt, die derjenigen von Fig. 1 mit der Ausnahme entspricht, daß anstelle der dortigen Hochpaßfilterstufe eine modellbasierte Schätzwertstufe vorgese­ hen ist, die den dynamischen, von der Luftmassenregelung nicht einregelbaren Motorsollmomentanteil (M_d) anhand einer Schätzung des der Luftmassenstromregelung einstellbaren, quasistatischen Motormomentanteils (M_IS) ermittelt. Bezüglich der übrigen Kompo­ nenten kann auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen werden. Die Schätzwertstufe beinhaltet eine Schätzwertbestimmungseinheit (14) und einen Subtrahierer (15). Die Schätzwertbestimmungsein­ heit (14) schätzt den vom Luftmassenregelungszweig bewältigba­ ren, quasistatischen Motormomentanteil (M_IS) anhand eines abge­ legten Modells für die Luftmassenstromregelung in Abhängigkeit von den zugeführten Istwerten der Motordrehzahl (n), der Motor­ last (L), der Motorkühlwassertemperatur (T_K) und des Zündzeit­ punktstellsignals (Z_S). Im einfachsten Fall kann dieses Modell von einem Kennfeld gebildet sein, das den quasistatischen Motor­ momentanteil (M_IS) der Luftmassenstromregelung als Funktion der vier genannten Eingangsgrößen festlegt. Der Schätzwert (M_IS) für den quasistatischen Motormomentanteil wird durch den Subtrahie­ rer (15) vom angeforderten Motorsollmoment (M_soll) abgezogen, und die sich ergebende Differenz wird als der vom Zündzeitpunktein­ stellzweig einzuregelnde, dynamische Motorsollmomentanteil (M_d) an die Totzoneneinheit (6) weitergeleitet.

Die Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 3 und die damit er­ zielbaren, vorteilhaften Wirkungen entsprechen denjenigen der Vorrichtung von Fig. 1, worauf hier verwiesen werden kann. Ins­ besondere läßt sich folglich mit dieser Vorrichtung der von der Luftmassenstromregelung nicht ausgeregelte, dynamische Sollmo­ mentanteil direkt durch eine geeignete Änderung des Zündzeit­ punktes erheblich reduzieren. Das in der zugehörigen Einheit (7) zur Berechnung der Zündzeitpunktverschiebung abgelegte Kennfeld läßt sich leicht applizieren, da sich die für eine Motormoment­ änderung im jeweiligen Betriebspunkt erforderliche Zündzeit­ punktverschiebung an einem Motorprüfstand stationär bestimmen läßt.

Die wiederum für einen Dieselmotor vorgesehene Vorrichtung von Fig. 4 ist mit derjenigen von Fig. 2 mit der Ausnahme identisch, daß anstelle der dortigen Hochpaßfilterstufe analog zur Modifi­ kation der Vorrichtung von Fig. 3 gegenüber derjenigen von Fig. 1 eine Schätzwertstufe vorgesehen ist. Diese Schätzwertstufe entspricht im wesentlichen derjenigen von Fig. 3, wobei sie eine modifizierte Schätzwertbestimmungseinheit (14′) beinhaltet, die anhand eines abgelegten Modells das vom Einspritzdauereinstell­ zweig noch bewältigbare, quasistatische Motormoment (M_IS) in Ab­ hängigkeit der zugeführten Größen Motordrehzahl (n), Kraftstoff­ masse (m_f), Einspritzbeginn-Stellsignal (E_BS) und Motorkühlwas­ sertemperatur (T_K) schätzt. Der gewonnene Schätzwert (M_IS) wird dann vom anschließenden Subtrahierer (15) vom angeforderten Mo­ torsollmoment (M_soll) abgezogen. Das resultierende Differenzsignal wird als der vom Einspritzbeginneinstellzweig einzuregelnde, dy­ namische Motorsollmomentanteil (M_d) behandelt und der nachge­ schalteten Totzoneneinheit (6) zugeführt. Die Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 4 und die mit ihr erzielbaren Vorteile ent­ sprechen im übrigen denjenigen der Vorrichtung von Fig. 2, wor­ auf hier verwiesen werden kann.

In Fig. 5 ist die Wirkungsweise der Vorrichtungen der Fig. 1 bis 4 in einem Diagramm des Motormoments (M) in Abhängigkeit von der Zeit (t) anhand eines Beispiels dargestellt, bei dem zu einem bestimmten Zeitpunkt eine sprungartige Reduzierung des angefor­ derten Motorsollmomentes (M_soll) auftritt. Der vom quasistatisch reagierenden Luftmassenstromregelungszweig bzw. Einspritzdauer­ einstellzweig bewältigbare quasistatische Motormomentanteil (M_S) folgt der sprungartigen Sollmomentänderung nur vergleichsweise langsam. Hingegen reagiert der Zündzeitpunkteinstellzweig bzw. der Einspritzbeginneinstellzweig sehr rasch und liefert einen dynamischen Motormomentanteil (M_dI), der sehr schnell der sprung­ artigen Motorsollmomentänderung folgt. Das sich additiv aus dem dynamischen (M_dI) und dem quasistatischen Motormomentanteil (M_S) zusammensetzende, von der jeweiligen Vorrichtung insgesamt ein­ gestellte Motormoment (M_G) folgt auf diese Weise der sprungarti­ gen Motorsollmomentänderung sehr viel besser als allein der qua­ sistatische Motormomentanteil (M_S). Sobald das eingestellte Ge­ samtmotormoment (M_G) annähernd den nun reduzierten Motorsollmo­ mentwert (M_soll) erreicht hat, geht der vom Zündzeitpunktein­ stellzweig bzw. Einspritzbeginneinstellzweig bewirkte, dynami­ sche Motormomentanteil (M_dI) wieder relativ rasch auf null zu­ rück, wonach die Motormomenteinstellung auf den anschließend quasistatischen Motorsollmomentwert (M_soll) wieder allein vom Luftmassenregelungszweig bzw. vom Einspritzdauereinstellzweig abgasemissions- und kraftstoffverbrauchsoptimal übernommen wird. Eine analoge Arbeitsweise ergibt sich selbstverständlich für hochdynamische Erhöhungen des Motorsollmomentes.

Claims (6)

1. Verfahren zur Motormomenteinstellung bei einem Verbrennungsmo­ tor mit Zündzeitpunkt- und Luftmassenstromregulierung oder mit Kraftstoffeinspritzbeginn- und Kraftstoffeinspritzdauerregulie­ rung, dadurch gekennzeichnet, daß

• - aus einem angeforderten Motorsollmoment (M_soll) ein dynamischer Sollmomentanteil (M_d) ermittelt wird und
• - der dynamische Sollmomentanteil (M_d) als Vorgabe für eine ent­ sprechende Zündzeitpunktverschiebung (dZ) bzw. Einspritzbeginn­ verschiebung (dE_B) herangezogen wird, während
• - der verbleibende, quasistatische Sollmomentanteil durch ent­ sprechende Einstellung des Luftmassenstroms bzw. der Einspritz­ dauer eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Sollmomentanteil (M_d) durch eine Hochpaßfilterung des angeforderten Motorsollmomentes (M_soll) mit einer motorbe­ triebspunktabhängig vorgebbaren Abklingzeitkonstante (τ) ermit­ telt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß anhand eines Modells der Luftmassenstrom- bzw. Kraftstoffein­ spritzdauerregulierung der von dieser einstellbare quasistati­ sche Sollmomentanteil geschätzt und durch Subtraktion dieses Schätzwertes vom angeforderten Motorsollmoment (M_soll) der dynami­ sche Sollmomentanteil (M_d) ermittelt wird.

4. Vorrichtung zur Motormomenteinstellung bei einem Verbrennungs­ motor mit Zündzeitpunkt- und Luftmassenstromregulierung oder mit Kraftstoffeinspritzbeginn- und Kraftstoffeinspritzdauerregulie­ rung, mit

• - einer Einrichtung (2, 3; 2′, 3′) zur Einstellung des Luft­ massenstroms bzw. der Kraftstoffeinspritzdauer,
• - einer Einrichtung (6 bis 13) zur Einstellung des Zündzeitpunk­ tes bzw. des Kraftstoffeinspritzbeginns und
• - einer Einrichtung (1) zur Anforderung eines Motorsollmomentes (M_soll), gekennzeichnet durch
• - eine Einrichtung (4, 5; 14, 15) zur Ermittlung eines von der Einrichtung zur Luftmassenstromeinstellung bzw. zur Kraftstoff­ einspritzdauereinstellung nicht einregelbaren, dynamischen Soll­ momentanteils (M_d) des angeforderten Motorsollmomentes (M_soll), wobei der ermittelte dynamische Sollmomentanteil der Zündzeit­ punkt- bzw. der Einspritzbeginneinstelleinrichtung als Vorgabe für eine entsprechende Verschiebung des Zündzeitpunktes bzw. des Einspritzbeginns zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung des dynamischen Sollmomentanteils (M_d) eine Hochpaßfilterstufe (4, 5) mit motorbetriebspunktabhän­ gig veränderlicher Abklingzeitkonstante (τ) beinhaltet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung des dynamischen Sollmomentanteils (M_d) eine Schätzstufe (14, 15) beinhaltet, die anhand eines abge­ legten Modells einen quasistatischen, von der Luftmassenstrom­ bzw. der Einspritzdauereinstelleinrichtung einregelbaren Motor­ momentanteil schätzt und durch Subtraktion dieses Schätzwertes vom angeforderten Motorsollmoment (M_soll) den dynamischen Sollmo­ mentanteil (M_d) ermittelt.