Simulation von Otto-Motoren auf Digitalrechnern

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, Simulationsverfahren für OTTO-Motoren zu realisieren, an denen Regelalgorithmen und Prozessoren unter labormäßigen Bedingungen entwickelt und erprobt werden können. Da die Möglichkeiten zum Messen und Stellen an Kolbenmotoren beschränkt sind, werden Einspritzmotoren untersucht, bei denen mit der Zündwinkel- und Gemisch-Steuerung zumindest 2 Stelleingriffe möglich sind. Wenn das Simulationsverfahren neben dem Motor als Regelstrecke auch den Prozessor umfaßt, treten hierbei keine Zeitprobleme auf. Für die Verwendung von Originalprozessoren ist aber in der Regel ein Motorsimulator erforderlich, der in Echtzeit arbeitet. Die der Simulation zugrunde liegenden mathematischen Modelle weisen neben Nichtlinearitäten auch transzendente Funktionen auf. Dies macht die Verwendung von Digitalrechnern erforderlich. Der Einsatz von höheren Programmiersprachen kann aber bei der Echtzeitsimulation zeitkritisch werden. Die kaum zu vereinbarenden Forderungen nach möglichst detailgetreuer Modellierung und Berücksichtigung einer Vielzahl von Parametern einerseits und der Echtzeitbetrieb andererseits erfordern die Entwicklung unterschiedlicher, sehr spezieller Simulatorkonzepte. Hierbei ist außerdem die Leistungsfähigkeit des verfügbaren Rechners zu berücksichtigen. Aus der Literatur bekannte Motormodelle werden den bestehenden Anforderungen nicht gerecht. Angesichts des beschränkten Raumes können hier nur einige Teilgebiete exemplarisch behandelt werden. Im wesentlichen konzentriert sich der Bericht auf die Untersuchung spezieller Simulationsfehler.