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Die Entwicklung von Verbrennungsmotoren wird geprägt durch die ständig zunehmenden Anforderungen zur weiteren Reduzierung von Verbrauch, Abgasund Geräuschemissionen, zu höheren spezifischen Leistungen, niederem Gewicht und guter Fahrbarkeit. Dies wird zunächst durch konstruktive Maßnahmen wie z. B. optimierte Strömungsführung, Reibungsminderung, variable Ventiltriebe und Turboladeroder Kompressor-Aufladung erreicht. Ganz entscheidend sind optimierte Kraftstoff-Einspritzsysteme mit hohen Drücken und Mehrfacheinspritzung (z. B. piezoelektrisch) und gesteuerte Verbrennungen im Schichtoder Homogenbetrieb bei Benzinmotoren. Zum optimierten Betrieb benötigen die Motoren mehrere mechatronische Aktoren (je nach Bauart) wie z. B. E-Gas, Saugrohrsteller, Drallund Tumble-Klappen, Abgasrückführventil, Nockenwellenund Ventilhubsteller. Beim PKW-Dieselmotor sind stellbare Turbolader (VTG) zur Ladedruck-Regelung Standard und auch schon teilweise bei Benzinmotoren. Über 10–15 Sensoren werden die Motoren mit 100–150 Kennfeldern gesteuert mit einigen Regelungen (z. B. Luftmasse, Ladedruck, Lambda, Kühlwassertemperatur, Leerlaufdrehzahl). Zum Entwurf und zur Anpassung der vielen freien Parameter werden besondere Motorvermessungsstrategien eingesetzt. Hierzu sind nichtlineare dynamische Mehrgrößenmodelle z. B. in Form von Polynomansätzen und speziellen neuronalen Netzen geeignet. Die Kalibrierung von modernen Motorsteuerungen erfordert jetzt mit etwa 10 Stellgrößen modellgestützte Vorgehensweisen. Zu den Steuerungen und Regelungen kommen die gesetzlich vorgeschriebene On-board-Diagnose und die Werkstatt-Diagnose hinzu, die zur Zeit etwa 40–50% des Softwareumfangs beansprucht.

Regelung von Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben