DE4232974C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen des Drehmoments eines Ottomotors - Google Patents

Description

Das folgende betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Einstellen des Drehmoments eines Verbren­ nungsmotors mit Luftzumeßeinrichtung, d. h. eines Ot­ tomotors.

Bevor auf bekannte Verfahren und Vorrichtungen dieser Art eingegangen wird, seien zunächst anhand der Fig. 7 und 8 verschiedene Begriffe erläutert. Fig. 7 zeigt für drei verschiedene Drosselklappenwinkel α1 < α2 < α3 den jeweiligen Zusammenhang zwischen der Dreh­ zahl n und dem Drehmoment M des Motors. Die Ver­ läufe gelten alle für denselben konstanten Zündwinkel ZW. Wie es wohlbekannt ist, nimmt das Drehmoment mit zunehmender Drehzahl ab und verkleinert den Drosselklappenwinkel α (verringerter Luftmassen­ strom). Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit des Drehmomen­ tes M vom Zündwinkel ZW bei konstanter Drehzahl n und konstantem Drosselklappenwinkel α. Es ist erkenn­ bar, daß für einen bestimmten Zündwinkel maximales Drehmoment erzielt wird.

In den Fig. 7 und 8 ist der konstante Zündwinkel, bei dem die Messungen gemäß Fig. 7 erfolgten, mit ZW_APP bezeichnet. "APP" zeigt an, daß es sich um eine bei einer Applikation konstant gehaltene Größe handelt. Eine Applikation ist ein Vorgang, bei dem die Veränderung des Wertes einer bestimmten Größe eines Motors, z. B. des Drehmomentes abhängig von der Ver­ änderung des Wertes einer anderen Größe, z. B. der Drehzahl, gemessen wird, wobei möglichst viele Para­ meter konstant gehalten werden, z. B. der Zündwinkel. Aus der Zusammenschau der Fig. 7 und 8 ist erkennbar, daß die Kurven von Fig. 7 bei einem Zündwinkel aufge­ nommen wurden, der bei der in Fig. 8 ausgewählten Drehzahl und dem dort ausgewählten Drosselklappen­ winkel nicht zu maximalen Drehmoment führt. Eine Kurve wie die von Fig. 8 ermöglicht es, ausgehend von einem Drehmoment, wie es aus Fig. 7 ablesbar ist, dasje­ nige Drehmoment zu ermitteln, wie es bei einem ande­ ren Zündwinkel als denjenigen vorliegt, für den die Kur­ ven gemäß Fig. 7 appliziert wurden. In der folgenden Beschreibung wird häufig davon gesprochen, daß ein Drehmoment auf einen Soll-Zündwinkel normiert wird. Dies bedeutet, daß mit Hilfe eines Zusammenhangs ge­ mäß Fig. 8 das Drehmoment ermittelt wird, wie es beim Soll-Zündwinkel vorliegen würde, wenn das Drehmo­ ment bei einem aktuellen Zündwinkel bekannt ist.

Nachfolgend wird häufig von einer Luftzumeßein­ richtung gesprochen. Als Luftzumeßeinrichtung kommt bei derzeitigen Ottomotoren in erster Linie eine Dros­ selklappe in Frage. Zusätzlich zur Drosselklappe kann eine Bypassleitung mit einstellbarem Luftdurchsatz vor­ handen sein, welche Bypasseinrichtung zusätzlich zur Drosselklappe zur Lufteinstellung verwendet wird. Schließlich ist es auch möglich, den in die Verbren­ nungskammern gesaugten Luftmassefluß durch variable Einlaßventil-Steuerzeiten einzustellen, wie dies z. B. in DE 39 40 752 A1 beschrieben ist.

Stand der Technik

In der nicht vorveröffentlichen deutschen Patentan­ meldung DE 41 11 023 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorgeben des Drehmoments eines Verbrennungsmotors beschrieben. Dieses Verfahren beruht u. a. auf der Überlegung, daß ein Fahrer durch die Fahrpedalstellung ein gewisses Radantriebsmoment vorgibt. Dieses gewünschte Radantriebsmoment erfor­ dert ein bestimmtes Motordrehmoment, das jedoch nicht nur vom gewünschten Radantriebsmoment ab­ hängt, sondern z. B. noch davon, welche Momente für das Antreiben von Zusatzeinrichtungen, z. B. einer Kli­ maanlage oder einer Lichtmaschine aufzubringen sind, und davon, wieviel Reibungsenergie zu überwinden ist, welche Größe insbesondere von der Motortemperatur abhängt. Das Motordrehmoment wird daher nicht allein abhängig von der Fahrpedalstellung bestimmt, die letzt­ endlich nur das gewünschte Radantriebsmoment vor­ gibt, sondern es wird abhängig von vielen Größen be­ stimmt.

Beim Verfahren und der Vorrichtung gemäß der ge­ nannten nicht vorveröffentlichten deutschen Patentan­ meldung wird der Luftmassefluß (bei einem Ottomotor) oder der Kraftstofffluß (bei einem Dieselmotor) abhän­ gig vom gewünschten Motordrehmoment gesteuert. Es wird keine Information ausgewertet, die anzeigen wür­ de, ob das gewünschte Soll-Drehmoment auch tatsäch­ lich erreicht wird. Daher ist es ohne weiteres möglich, daß das Ist- vom Soll-Drehmoment abweicht.

Es bestand demgemäß das Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzu­ geben, die so ausgebildet sind, daß das Ist- möglichst genau mit dem Soll-Drehmoment übereinstimmt.

Aus der DE 37 28 572 A1 ist eine Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen bekannt, bei welchem zur Verminderung des Antriebsdrehmoments ein Eingriff in Zündung, Kraftstoffeinspritzung und/oder Bremsen des Fahrzeugs bewirkt wird. Dabei wird ein Motorausgangsdrehmoment bestimmt, welches über ein Motorkennfeld, die Motordrehzahl und das Übersetzungsverhältnis in Werte für Zündwinkel und Drosselklappenwinkel umgesetzt wird. Auch hier fehlt eine Information darüber, ob das gewünschte Solldrehmoment auch tatsächlich erreicht wird, so dass auch mit dieser bekannten Lösung eine genaue Einstellung des Drehmoments nicht sichergestellt ist.

Darstellung der Erfindungen

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merk­ male von Anspruch 1 gegeben, die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale von Anspruch 7. Vor­ teilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sind Gegenstand abhängiger Ansprüche 2-6.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs­ gemäße Vorrichtung arbeiten so, daß sie das Ist-Dreh­ moment nicht nur durch Veränderung der Luftzufuhr sondern auch durch Verändern des Zündwinkels unter Verwendung einer Rückkopplung einstellen. Rückge­ koppelt wird jedoch nicht das aktuelle Ist-Drehmoment, sondern das auf den Soll-Zündwinkel normierte Ist- Drehmoment, wobei der Soll-Zündwinkel derjenige Zündwinkel ist, der für die aktuellen Betriebsbedingun­ gen des Motors als optimaler (nach Leistung oder Ver­ brauch) Zündwinkel appliziert ist. Die Drehmomentab­ weichung zwischen dem Soll-Drehmoment und dem normierten Ist-Drehmoment wird integriert und mit dem Integrationswert wird das Soll-Drehmoment modi­ fiziert, um ein Effektiv-Drehmoment zu erhalten, das zum Bestimmen eines Wertes dient, mit dem die Luft­ meßzueinrichtung angesteuert wird.

Diese besondere Wahl der Rückkopplung und die In­ tegration der Drehmomentabweichung haben zur Fol­ ge, daß eine vom applizierten Zündwinkel nach dem Vornehmen einer Änderung des Soll-Drehmoments vorliegende Abweichung des aktuellen Zündwinkels all­ mählich auf Null zurückgestellt wird, so daß schließlich das Soll-Drehmoment beim applizierten, also beim opti­ malen Zündwinkel allein unter entsprechender Einstel­ lung der Luftzumeßeinrichtung erhalten wird. Der Vor­ teil dieser Vorgehensweise liegt darin, daß große Ände­ rungen des Drehmoments auf jeden Fall über die Luft­ menge eingestellt werden, während eine sehr schnelle Feinanpassung mit Hilfe des Zündwinkels erfolgt. Nach der schnellen Feinanpassung durch den Zündwinkel wird auch diese Feinanpassung allmählich über die Luft­ zufuhr vorgenommen, wobei die Feinanpassung durch den Zündwinkel rückgängig gemacht wird, so daß letzt­ endlich wieder der optimale, applizierte Soll-Zündwinkel vorliegt.

Der genannte Rückkopplungswert kann auf verschie­ dene Arten ermittelt werden. Eine besteht darin, das Ist-Drehmoment des Motors mit einem Sensor zu mes­ sen, gleichzeitig den aktuellen Zündwinkel zu bestim­ men, und ausgehend von diesen Werten das Drehmo­ ment zu bestimmen, wie es beim Soll-Zündwinkel vor­ liegen würde. Eine andere Möglichkeit, die ohne Dreh­ momentsensor auskommt, liegt darin, den Luftmasse­ fluß zu bestimmen, der in die Verbrennungskammern gesaugt wird und aus diesem Luftmassefluß mit Hilfe eines für den Soll-Zündwinkel applizierten Zusammen­ hangs mit dem Motordrehmoment das letztere als Rückkopplungswert zu bestimmen.

Zeichnung

Die Erfindungen werden nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläu­ tert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Vorrichtungs/Funktions-Diagramm für ein erfindungsgemäßes System;

Fig. 2 ein Vorrichtungs/­ Funktions-Diagramm für ein System, das eine Vorstufe zum erfindungsgemäßen System gemäß Fig. 1 ist;

Fig. 3 ein Vorrichtungs/Funktions-Diagramm für ein Teilsy­ stem zum Bestimmen eines Ansteuerwertes für eine Luftzumeßeinrichtung;

Fig. 4 ein Vorrichtungs/Funk­ tions-Diagramm für ein Teilsystem zum Ermitteln eines auf einen Soll-Zündwinkel normierten Motordrehmo­ ments;

Fig. 5 ein Vorrichtungs/Funktions-Diagramm ei­ nes Teilsystems zum Festlegen eines aktuellen Zünd­ winkels;

Fig. 6 ein Vorrichtungs/Funktions-Diagramm eines Teilsystems zum Bestimmen eines Korrekturfak­ tors für einen Drehmomentwert;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Drehmoments von der Dreh­ zahl zeigt; und

Fig. 8 ein Diagramm, das die Abhängig­ keit des Drehmoments von der Drehzahl zeigt; und

Fig. 8 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Drehmo­ ments vom Zündwinkel zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen

Die Fig. 1-6 sind Diagramme, die sowohl als Funk­ tionsdiagramme eines Verfahrens wie auch als Vorrich­ tungsdiagramme aufgefaßt werden können. Als Sam­ melbegriff für "Verfahren und Vorrichtung" wurde vor­ stehend der Begriff "System" verwendet. Die Figuren sind somit Vorrichtungs/Funktions-Diagramme für Sy­ steme im Zusammenhang mit der Erfindung.

Fig. 2 stellt ein Diagramm für eine Vorstufe eines erfindungsgemäßen Systems dar. Vorrichtungsmäßig weist das System eine Einrichtung 10 zur Vorgabe eines Soll-Drehmoments M_SOLL, auf, sowie eine Drossel­ klappenwinkel-Bestimmungseinrichtung 11 für den Drosselklappenwinkel α, einen Motor 12 mit einer Drosselklappe 13, Verbrennungskammern 14, einer Zündwinkeleinstelleinrichtung 15 und einer Datenmeß­ einrichtung 16, ein Zündwinkel-Kennfeld 17 zum Ausge­ ben eines Soll-Zündwinkels ZW_SOLL, ein Zündwin­ kelabweichungs-Kennfeld 18 zum Ausgeben einer Zündwinkelabweichung ΔZW, eine Zündwinkel-Sum­ mationseinrichtung 19 und eine Drehmoment-Subtrak­ tionseinrichtung 20. Die Datenmeßeinrichtung 16 ver­ fügt über drei Teileinrichtungen, nämlich einen Dreh­ zahlsensor 21 zum Ausgeben der Motordrehzahl n, ei­ nen Luftmassenflußsensor 22 zum Messen des über die Drosselklappe angesaugten Luftmasseflusses _DK_IST, und einen Drehmomentsensor 23 zum Mes­ sen des vom Motor abgegebenen Gesamtdrehmoments M_IST, wie es von der Drehzahl, der Füllung und dem Zündwinkel abhängt.

Nachfolgend wird die Funktion des Systems von Fig. 2 beschrieben.

Die Einrichtung 10 zur Vorgabe des Soll-Drehmo­ mentes gebe zu einem bestimmten Zeitraum ein Soll- Drehmoment aus, das gegenüber dem zuvor geltenden Soll-Drehmoment deutlich erhöht sei. Aus der Drossel­ klappenwinkel-Bestimmungseinrichtung 11 wird dann abhängig von der aktuellen Motordrehzahl n ein Dros­ selklappenwinkel α ausgelesen, wie er zuvor für einen bestimmten Zündwinkel für den vorliegenden Motor 12 appliziert wurde. Da angenommen wurde, daß das Drehmoment erhöht werden soll, wird ein Drosselklap­ penwinkel α ausgelesen, der größer ist als der zuvor eingestellte. Mit diesem Wert wird die Drosselklappe 13 eingestellt. Vom Motor 12 wird dann der Luftmassen­ fluß _DK_IST angesaugt, wie dies von der zugehöri­ gen Einrichtung 22 gemessen wird. Aufgrund der Ver­ brennung des angesaugten Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Verbrennungskammern 14 stellt sich ein Motor­ drehmoment M_IST ein, wie es vom zugehörigen Sen­ sor 23 gemessen wird. Es sei angenommen, daß die zeit­ liche Erhöhung im Soll-Drehmoment größer ist, als sie durch plötzliches Vergrößern der Öffnung der Drossel­ klappe 13 realisiert werden kann. Dann liegt das Ist- Drehmoment M_IST unter dem Soll-Drehmoment M_SOLL, wodurch die in der Drehmoment-Subtrahie­ reinrichtung 20 gebildete Drehmomentabweichung ΔM positiv ist. Aus dem Zündwinkelabweichungs-Kennfeld 18 wird eine zugehörige Zündwinkelabweichung ΔZW ausgelesen. Gleichzeitig wird aus dem Zündwinkelkenn­ feld 17 abhängig von der aktuellen Motordrehzahl n und dem angesaugten Luftmassefluß _DK_IST ein Zünd­ winkel ZW_SOLL ausgelesen, zu dem in der Zündwin­ kel-Addiereinrichtung 19 die Zündwinkelabweichung ΔZW addiert wird, um den aktuell einzustellenden Zündwinkel ZW_AKT zu erhalten. Das Vorzeichen der Zündwinkelabweichung ΔZW ist dabei so gewählt, daß es beim Zündwinkel ZW_AKT zu einem größeren Drehmoment kommt, als beim Zündwinkel ZW_SOLL. Würde in Fig. 8 der applizierte Zündwinkel ZW_APP dem Soll-Zündwinkel ZW_SOLL entsprechen, müßte ΔZW positiv sein, um eine Momentenerhöhung zu be­ wirken.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß mit Hilfe einer Zündwinkeländerung schnell diejenige Drehmo­ mentänderung bewirkt werden kann, die durch eine Än­ derung des Luftmasseflusses nicht realisierbar ist. Pro­ blematisch beim System gemäß Fig. 2 ist jedoch, daß die Abweichung des aktuellen Zündwinkels vom Soll-Zünd­ winkel nicht rückgängig gemacht wird, wenn der neue Soll-Drehmomentwert einige Zeit erhalten bleibt. Die­ ser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße System gemäß Fig. 1 überwunden.

Das System gemäß Fig. 1 unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 2 durch zwei zusätzliche Einrichtungen und eine abgeänderte Einrichtung. Zusätzlich sind eine Drehmoment-Korrektureinrichtung 24 und ein Inte­ grierer 25 vorhanden. Abgeändert ist die Einrichtung zur Erfassung des Drehmoments. Es handelt sich nicht mehr um einen Drehmomentsensor 23, sondern um eine Ermittlungseinrichtung 26 zum Ermitteln eines abge­ schätzten zündwinkelnormierten Drehmoments _ZWNORM. Die Funktion dieses Systems ist die fol­ gende.

Es sei wieder eine Drehmomenterhöhung zu einem bestimmten Zeitpunkt angenommen. Die Integrations­ einrichtung 25 gebe zu diesem Zeitpunkt den Integra­ tionswert M_INT Null aus. Dieser Integrationswert wird in der Drehmomentkorrektureinrichtung 24 zum Soll-Drehmoment M_SOLL addiert, um das effektive Drehmoment M_EFF zu bilden. Mit diesem wird nun, statt unmittelbar mit dem Soll-Drehmoment M_SOLL, wie beim System gemäß Fig. 2, die Drosselklappenwin­ kel-Bestimmungseinrichtung 11 angesteuert. Die sich anschließenden Abläufe stimmen mit denen anhand von Fig. 2 erläuterten überein. Der Motor gibt wieder das Drehmoment M_IST aus, das nun jedoch nicht ermittelt wird. Vielmehr wird auf eine Art und Weise, wie sie weiter unten von Fig. 4 erläutert wird, das zündwinkel­ normierte Drehmoment _ZWNORM ermittelt. Die­ ses wird in der Drehmoment-Subtraktionseinrichtung 20 statt des Ist-Drehmomentes M_IST verwertet. Es sei angenommen, daß das zündwinkelnormierte Drehmo­ ment kleiner ist als das Soll-Drehmoment, wodurch wie­ derum eine positive Momentenabweichung ΔM erhal­ ten wird. Diese wird zündwinkelseitig durch die Einrich­ tungen 17, 18 und 19 verarbeitet, wie oben anhand von Fig. 2 beschrieben. Zusätzlich kann noch eine Verarbei­ tung in einer Einrichtung 27 zur Zündwinkelbeschrän­ kung erfolgen, worauf jedoch erst weiter unten anhand von Fig. 5 eingegangen wird.

Außer zur Zündwinkelveränderung wird die Dreh­ momentabweichung ΔM noch zur Momenteneinstel­ lung verwendet. Die Abweichung wird nämlich in der Integrationseinrichtung 25 aufintegriert und der Inte­ grationswert M_INT wird, wie bereits angegeben, in der Drehmoment-Korrektureinrichtung 24 zum Soll-Dreh­ moment M_SOLL addiert. Wenn die Drehmomentab­ weichung ΔM nicht nur vorübergehend ungleich Null ist, z. B. wegen eines dynamischen Übergangsverhal­ tens, sondern wenn sie z. B. wegen einer Ungenauigkeit in der Drosselklappenwinkel-Bestimmungseinrichtung 11 über längere Zeit von Null abweicht, wird das effekti­ ve Drehmoment M_EFF gegenüber dem Soll-Drehmo­ ment M_SOLL soweit erhöht, daß das zündwinkelnor­ mierte Drehmoment _ZWNORM schließlich mit dem Soll-Drehmoment M_SOLL übereinstimmt, wodurch die Momentenabweichung ΔM schließlich Null wird. Der Integrationswert M_INT wird dann nicht weiter verändert. Zugleich nimmt die Zündwinkelabweichung ΔZW den Wert Null an. Damit stimmt der aktuelle Zündwinkel ZW_AKT mit dem Soll-Zündwinkel ZW_SOLL überein, der so appliziert ist, daß er zu opti­ malem Motorverhalten (wahlweise nach Leistung oder Verbrauch) führt. Die Abweichung vom optimalen Zündwinkel ist damit nur vorübergehend, um möglichst schnell das neu gewünschte Soll-Drehmoment einzu­ stellen. Die schnell mit Hilfe der Zündwinkelverstellung vorgenommene Momentenänderung wird dann allmäh­ lich mit Hilfe des Integrationswertes M_INT und damit der Luftmassenflußeinstellung übernommen.

Es sei darauf hingewiesen, daß im Zündwinkelabwei­ chungs-Kennfeld 18 nicht nur eine Kennlinie gespei­ chert sein kann, die den Zusammenhang zwischen der Drehmomentabweichung ΔM und der Zündwinkelab­ weichung ΔZW zweidimensional wiedergibt, sondern es kann sich um ein höherdimensionales Kennfeld handeln, bei dem z. B. noch die Motordrehzahl n und/oder der gemessene Luftmassenfluß _DK_IST berücksichtigt werden.

Anhand von Fig. 3 wird nun ein Beispiel für eine sehr genaue Einstellung des Drosselklappenwinkels α abhän­ gig vom Soll-Drehmoment M_SOLL beschrieben. Ge­ mäß Fig. 3 verfügt die Drosselklappenwinkel-Bestim­ mungseinrichtung 11 über folgende Einrichtungen: ein Masseflußkennfeld 28, eine Modelleinrichtung 29, einen Luftmasseregler 30, ein Drosselklappenwinkel-Kenn­ feld 31, eine Temperaturkompensationseinrichtung 32, eine Massefluß-Subtrahiereinrichtung 33, sowie eine er­ ste und eine zweite Multipliziereinrichtung 34.1 bzw. 34.2. Das Masseflußkennfeld 28 erhält die aktuellen Werte für das Soll-Drehmoment M_SOLL und die Mo­ tordrehzahl n, und es gibt abhängig von diesen Werten einen bei einem bestimmten Zündwinkel ZW_APP ap­ plizierten SOLL-Luftmassefluß _MOD_SOLL aus, wie er von den Verbrennungskammern anzusaugen ist, um das gewünschte Soll-Drehmoment bei der aktuellen Drehzahl zu erreichen, wenn der Applikationszündwin­ kel vorliegt. Nun ist es so, daß sich der durch die Dros­ selklappe strömende Luftmassefluß bei dynamischen Vorgängen von dem in die Kammern zu saugenden Fluß unterscheidet, wobei die dynamische Abhängigkeit des in die Kammern gesaugten Flusses von dem durch die Drosselklappe strömenden Fluß durch ein sogenanntes Füllungsmodell wiedergegeben wird. Solche Füllungs­ modelle sind wohl bekannt. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf einen Artikel von C. F. Aquino ver­ wiesen, wie er unter dem Titel "Transient A/F Control Characteristics of the 5 Liter Central Fuel Injection En­ gine" in SAE-Papers 810494, 1981, Seiten 1-15 erschie­ nen ist. Im vorliegenden Fall geht es gerade um den umgekehrten Zusammenhang, weswegen die Modell­ einrichtung 29 nach einem inversen Filtermodell arbei­ tet. Sie gibt dann den Soll-Luftmassefluß _DK_SOLL aus, wie er durch die Drosselklappe strömen muß, um den von den Verbrennungskammern anzusaugenden Soll-Luftmassefluß _MOD_SOLL zu erhalten. Der Sollwert _DK_SOLL wird dann in den zwei Multipli­ ziereinrichtungen 34.1 und 34.2 korrigiert, was weiter unten beschrieben wird, und der korrigierte Wert steu­ ert zusammen mit dem aktuellen Wert der Motordreh­ zahl n das Drosselklappenwinkel-Kennfeld 31 an, das daraufhin den Drosselklappenwinkel α ausgibt, der ei­ nen Luftmassefluß bewirken soll, bei dem sich das Soll- Drehmoment M_SOLL einstellt.

Die in den Multipliziereinrichtungen 34.1 und 34.2 vorgenommenen Korrekturen sind lediglich Feinkor­ rekturen, die ohne jeden Einfluß auf die grundsätzliche Funktion der Erfindung weggelassen werden können. Die Temperaturkompensationseinrichtung 32 berück­ sichtigt z. B., daß dann, wenn die verschiedenen Kenn­ felder z. B. bei 20°C appliziert wurden, die aktuelle Temperatur aber höher liegt, die Drosselklappe weiter geöffnet werden muß, um bei dieser höheren Tempera­ tur denselben Luftmassefluß zu erzielen wie bei der Applikationstemperatur von 20°C. Sie wird also mit zu­ nehmender Temperatur einen gegenüber dem Wert 1 ansteigenden Korrekturfaktor ausgeben, mit dem der Soll-Luftmassefluß in der Multipliziereinrichtung 34.2 multipliziert wird. Der Luftmasseregler 30, die Luftmas­ sefluß-Subtraktionseinrichtung 33 und die erste Multi­ pliziereinrichtung 34.1 berücksichtigen dagegen Dichte­ änderungen der Luft, die nicht temperaturbedingt sind, also z. B. von Höhenänderungen oder Wetteränderun­ gen herrühren. Dazu wird in der Massefluß-Subtrak­ tionseinrichtung ein Vergleich zwischen dem Ist- und dem Sollluftmassefluß vorgenommen. Die zugehörige Luftmasseflußabweichung Δ_DK = _DK_SOLL - _DK_IST wird an den Luftmasseregler 30 gegeben, der die Abweichung z. B. ausgehend vom Wert Eins integriert. Der Integrationswert wird an die erste Multipliziereinrichtung 34.1 als Faktor für die Multiplikation mit dem Soll-Luftmassefluß gegeben. Wenn der Luft­ masseregler 30 ausgehend vom Wert Null integriert, wird statt einer Multipliziereinrichtung eine Addierein­ richtung zur Korrektur verwendet. Der Luftmassereg­ ler 30 kann außer einem I-Anteil noch einen P- und/oder einen D-Anteil aufweisen. Der Integrationswert kann noch in anderen Einrichtungen eines Steuergerätes als Information zur Luftdichte verwendet werden.

Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel für die Einrichtung 26 zur Ermittlung des zündwinkelnormierten Drehmo­ ments _ZWNORM. Diese Einrichtung erhält das Si­ gnal _DK_IST vom Luftmasseflußsensor 22. Mit Hilfe einer Modelleinrichtung 35 für ein Füllungsmodell, wie oben im Zusammenhang mit der Modelleinrichtung 29 erläutert, wird der von den Verbrennungskammern an­ gesaugte Luftmassefluß _IST ermittelt. Dieser Wert dient zusammen mit dem aktuellen Wert der Drehzahl n zum Ansteuern eines Drehmoment-Kennfeldes 36, das unter Verwendung des Soll-Zündwinkels ZW_SOLL aufgestellt wurde. Dadurch ist der aus dem Luftmasse­ fluß _DK_IST ermittelte Drehmomentwert _ZWNORM auf den Soll-Zündwinkel ZW_SOLL normiert.

Fig. 5 veranschaulicht den Aufbau der in Fig. 1 gestri­ chelt eingezeichneten Einrichtung 27 zur Zündwinkel­ begrenzung. Es ist ein Zündwinkelbegrenzer 37 vorhan­ den, der den Zündwinkel ZW_AKT in einem vorgege­ benen Wertebereich hält. Mit Hilfe des begrenzten Zündwinkels ZW_AKT und eines Drehmomentabwei­ chungs-Kennfeldes 38 wird eine zündwinkelbedingte Drehmomentabweichung ΔM_ZW bestimmt. Zu dieser wird das auf den Sollzündwinkel normierte Drehmo­ ment _ZWNORM in einer Drehmoment-Summa­ tionseinrichtung 39 addiert, wodurch das Ist-Drehmo­ ment _IST erhalten wird, das übergeordneten Motor­ steuerungseinrichtungen zugeführt werden kann. Die Markierung "^" zeigt hierbei an, dass es sich nicht um den tatsächlich gemessenen Wert des Ist-Drehmomen­ tes handelt, sondern um einen aus Modellen abgeschätz­ ten Wert. Ähnlich wie das Zündwinkelabweichungs­ kennfeld 18 kann das Drehmomentabweichungs-Kenn­ feld 38 zwei- oder höherdimensional sein. Zusätzlich zur beschriebenen Eingangsgröße können noch Werte der Motordrehzahl n und/oder des Ist-Luftmasseflusses _DK_IST zugeführt werden.

Fig. 6 veranschaulicht ein System zur Feinkorrektur von drehmomentabhängigen Kennfeldwerten. Z. B. ent­ hält die Drosselklappenwinkel-Bestimmungseinrich­ tung 11 in irgendeiner Weise ein Kennfeld, das den Drosselklappenwinkel α mit dem Soll-Drehmoment M_SOLL verknüpft, wobei dieses Kennfeld für einen Zündwinkel ZW_APP appliziert wurde, von dem sich jedoch der aktuelle Soll-Zündwinkel ZW_SOLL unter­ scheidet, auf den normiert werden soll. Wird dieser Un­ terschied in den Zündwinkeln nicht beachtet, kommt es zu einer entsprechenden kleinen Ungenauigkeit in der Bestimmung des Drosselklappenwinkels α, was jedoch in der Praxis nicht allzu schwerwiegend ist, da Drehmo­ mentänderungen im allgemeinen große Werte aufwei­ sen, die in erster Linie über Luftflußänderungen nachge­ führt werden. Wenn bei der Bestimmung des Drossel­ klappenwinkels α, der eine große Drehmomentenände­ rung bewirkt, ein kleiner Fehler unterläuft, ist dies nicht allzu schlimm, da kleine Änderungen ohnehin durch die oben besprochenen besonderen Zündwinkelmaßnah­ men aufgehoben werden. Theoretisch exakt arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsge­ mäße Verfahren jedoch, wenn der Wert zum Herbeifüh­ ren der großen Änderung, also hier der Wert des Dros­ selklappenwinkels α, bereits genau bestimmt wird. Dies erfolgt gemäß Fig. 6 dadurch, daß eine Korrekturkenn­ linien-Einrichtung 40 einen Korrekturfaktor an einen Korrekturmuliplizierer 41 ausgibt, welcher Korrektur­ faktor so appliziert ist, daß ein Drehmomentwert auf den Applikations-Zündwinkel normiert wird. Es kann sich hierbei um das Soll-Drehmoment M_SOLL han­ deln, dessen Wert modifiziert wird, bevor er der Dros­ selklappenwinkel-Bestimmungseinrichtung 11 zuge­ führt wird, oder es kann sich um das vom Drehmoment- Kennfeld 36 ausgegebene, auf den Soll-Zündwinkel ZW_SOLL normierte Drehmoment _ZWNORM handeln, das durch den Korrekturmultiplizierer 41 sei­ nerseits auf denjenigen Zündwinkel ZW_APP normiert wird, bei dem das Drehmoment-Kennfeld 36 appliziert wurde.

Claims (7)

1. Verfahren zum Einstellen des Drehmoments ei­ nes Verbrennungsmotors (12) mit Luftzumeßein­ richtung (13) (Ottomotor), mit folgenden Schritten:

• - Vorgeben eines Soll-Drehmoments (M_SOLL);
• - Ermitteln des für die aktuellen Motorbe­ triebsbedingungen vorgegebenen Soll-Zünd­ winkels (ZW_SOLL);
• - Ermitteln des auf den Soll-Zündwinkel nor­ mierten Ist-Drehmoments (_ZWNORM);
• - Berechnen der Drehmomentabweichung (ΔM) zwischen Soll-Drehmoment und nor­ miertem Ist-Drehmoment;
• - Integrieren der Drehmomentabweichung und Korrigieren des Soll-Drehmoments mit dem Integrationswert (M_INT), um ein Effek­ tiv-Drehmoment (M_EFF) zu erhalten;
• - Ansteuern der Luftzumeßeinrichtung mit einem Wert (α), der vom Wert des Effektiv- Drehmoments abhängt;
• - Ermitteln einer Zündwinkelabweichung (ΔZW) aus dem Wert der Drehmomentabwei­ chung; und
• - Modifizieren des Soll-Zündwinkels mit der Zündwinkelabweichung in solcher Weise, daß ein aktueller Zündwinkel (ZW_AKT) erhalten wird, durch den das Drehmoment in solcher Richtung beeinflußt wird, daß das Ist-Drehmo­ ment mit dem Soll-Drehmoment des Motors zur Übereinstimmung kommen soll.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das auf den Soll-Zündwinkel (ZW_SOLL) normierte Ist-Drehmoment (_ZWNORM) wie folgt ermittelt wird:
Messen des angesaugten Luftmasseflusses (_DK _IST);
Ermitteln des in die Verbrennungskammern gesaugten Luftmasseflusses (_MOD_IST) aus dem gemessenen Luftmassefluß mit Hilfe eines inversen Füllungsmodells; und
Ermitteln des auf den Soll-Zündwinkel nor­ mierten Ist-Drehmoments aus dem ermittelten Wert des in die Verbrennungskammern ge­ saugten Luftmasseflusses und einem ausge­ messenen und damit bekannten Zusammen­ hang zwischen diesem Luftmassefluß und dem Drehmoment bei konstantem Soll-Zündwinkel.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das auf den Soll-Zündwinkel (ZW_SOLL) normierte Ist-Drehmoment (_ZWNORM) wie folgt ermittelt wird:
es wird das Drehmoment des Motors beim aktuellen Zündwinkel gemessen; und
aus einem ausgemessenen und damit be­ kannten Zusammenhang zwischen der Ände­ rung des Drehmoments und dem Zündwinkel bei konstanter Füllung wird unter Verwen­ dung des aktuellen Zündwinkels und des Soll- Zündwinkels das Drehmoment berechnet, wie es vorliegen würde, wenn der Soll-Zündwinkel statt des aktuellen Zündwinkels vorliegen wür­ de.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert zum An­ steuern der Luftzumeßeinrichtung (13) wie folgt er­ mittelt wird:
Ermitteln eines in die Verbrennungskam­ mern des Motors zu saugenden Luftmasseflus­ ses (_MOT_SOLL) aus einem ausgemesse­ nen und damit bekannten Zusammenhang zwi­ schen dem Effektiv-Drehmoment (M_EFF), der Drehzahl (n) des Motors und dem genann­ ten Luftmassefluß;
Ermitteln eines anzusaugenden Soll-Luft­ masseflusses (_DK_SOLL) aus einem Fül­ lungsmodell, das den Zusammenhang zwi­ schen dem angesaugten Luftmassefluß und dem in die Verbrennungskammern zu saugen­ den Luftmassefluß angibt; und
Ermitteln des Ansteuerwertes (α) für die Luftzumeßeinrichtung abhängig vom Wert für den anzusaugenden Soll-Luftmassefluß.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
der tatsächlich angesaugte Ist-Luftmasse­ fluß (_DK_IST) ermittelt wird;
der Wert des Ist-Luftmasseflusses vom Soll- Luftmassefluß (_DK_SOLL) abgezogen wird, um eine Luftmasseflußdifferenz zu bilden; und
der Wert des Soll-Luftmasseflusses abhän­ gig vom Wert der Luftmasseflußdifferenz mo­ difiziert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Größen zum Festle­ gen der aktuellen Motorbetriebsbedingungen die Drehzahl (n) und der IST-Luftmassefluß (_DK_IST) sind.

7. Vorrichtung zum Einstellen des Drehmoments eines Verbrennungsmotors 12 mit Luftzumeßein­ richtung 13 (Ottomotor), mit:
einer Einrichtung (10) zum Vorgeben eines Soll-Drehmoments (M_SOLL);
einer Einrichtung (17) zum Ermitteln des für die aktuellen Motorbetriebsbedingungen vor­ gegebenen Soll-Zündwinkels (ZW_SOLL);
einer Einrichtung (26) zum Ermitteln des auf den Soll-Zündwinkel normierten Ist-Drehmo­ ments (M_ZWNORM);
einer Einrichtung (20) zum Berechnen der Drehmomentabweichung (ΔM) zwischen Soll- Drehmoment und normiertem Ist-Drehmo­ ment;
einer Einrichtung (25) zum Integrieren der Drehmomentabweichung und Korrigieren des Soll-Drehmoments mit dem Integrationswert (M_INT), um ein Effektiv-Drehmoment (M_EFF) zu erhalten;
einer Einrichtung (11) zum Ansteuern der Luftzumeßeinrichtung mit einem Wert (α), der vom Wert des Effektiv-Drehmoments ab­ hängt;
einer Einrichtung (18) zum Ermitteln einer Zündwinkelabweichung (ΔZW) aus dem Wen der Drehmomentabweichung; und
einer Einrichtung (19) zum Modifizieren des Soll-Zündwinkels mit der Zündwinkelabwei­ chung in solcher Weise, daß ein aktueller Zündwinkel (ZW_AKT) erhalten wird, durch den das Drehmoment in solcher Richtung be­ einflußt wird, daß das Ist-Drehmoment mit dem Soll-Drehmoment des Motors zur Über­ einstimmung kommen soll.