Es wird eine brennraumdruckbasierte Regelung zur Realisierung der homogenen Dieselverbrennung an einem seriennahen Dieselmotor vorgestellt. Als Stellgrößen zur Regelung der Luftmasse, der AGR-Rate sowie der Verbrennungsschwerpunktlage werden die Drosselklappe, das AGR-Ventil und der Einspritzwinkel verwendet. Die Regelung besteht aus einer nichtlinearen modellbasierten Vorsteuerung für Luftmasse und AGR-Rate sowie aus statisch entkoppelten dezentralen Reglern. Die Verbrennungsschwerpunktlage wird über ein adaptives Kennfeld geregelt. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die Luftmasse und die AGR-Rate zur Realisierung des homogenen Dieselbetriebs neben der Verbrennungsschwerpunktlage als weitere Regelgrößen eignen. Mittels eines datenbasierten lokal-affinen Modellansatzes wird das Luftsystem mit der Drosselklappe und dem AGR-Ventil als Eingangsgrößen sowie der Luftmasse und der AGR-Rate als Ausgangsgrößen abgebildet. Dabei wird die AGR-Rate anhand des Brennraumdrucks bestimmt. Durch die datenbasierte Modellbildung wird ein Zustandsraummodell in parameterveränderlicher Form erzeugt, das eine minimale Zustandsraumrealisierung besitzt und zur Regelung eingesetzt wird. Mit der nichtlinearen modellbasierten Vorsteuerung, die auf dem identifizierten parameterveränderlichen Zustandsraummodell basiert, werden Vorsteuerstellgrößen sowie gefilterte Sollwerte zur Regelung berechnet. Für die Regelung werden dezentrale PID-Regler eingesetzt, die statisch entkoppelt werden. Aufgrund der hohen Modellgüte und somit der hohen Güte der Vorsteuerung wird der Regler bezüglich Modellunsicherheiten und Störungen ausgelegt. Die Regelung wurde am Motorprüfstand des Instituts für Automatisierungstechnik der TU Darmstadt realisiert und an einem seriennahen Common-Rail Dieselmotor getestet. Im stationären sowie im dynamischen Betrieb (im NEDC-Testzyklus) konnte eine gleichzeitige Reduktion von Russ- und Stickoxidemissionen bei gleich bleibender Effizienz realisiert werden.
Modellbasierte Regelung der homogenen Dieselverbrennung
Model-based control of the homogeneous diesel combustion
2009
18 Seiten, 13 Bilder, 12 Quellen
(nicht paginiert)
Aufsatz (Konferenz)
Datenträger
Deutsch
Untersuchungen zur homogenen Dieselverbrennung
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