Um zukünftige Kohlenstoffdioxid- als auch Emissionsgrenzwerte erfüllen zu können, gewinnen hybridisierte Antriebskonzepte stetig an Bedeutung. Besonders ein Hybridverbund mit sparsamen Dieselmotor bietet hinsichtlich der ökologischen Ziele großes Potential. Im Rahmen des Kooperationsprojekts Hochschulinstitute Neckarsulm" zwischen dem Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart und der AUDI AG in Neckarsulm wurde eine Betriebsstrategie für Fahrzeuge mit Dieselhybridantrieb entwickelt. Von Beginn des Projekts an wurde eine umfassende Betrachtung des Systems "Dieselhybrid" angestrebt, um die Übertragbarkeit der anfangs theoretischen Überlegungen zu gewährleisten. Nach der Festlegung des Konzepts wurden erste mathematischtheoretische Ansätze einer Betriebsstrategie für Hybridfahrzeuge mit Parallelstruktur entwickelt. Anschließend wurde eine Simulationsumgebung erstellt, die Modelle der einzelnen Hybridkomponenten beinhaltet und die Weiterentwicklung der Betriebsstrategie, unter Berücksichtigung dieselspezifisclier Emissionsaspekte, zulässt. Parallel wurden in dieser Entwicklungsphase Prüfstandsmessungen durchgeführt, die eine genaue Parametrierung der Komponentenmodelle erlaubten. Die Kombination aus simulativer und experimenteller Entwicklung bildete die Basis der modellbasierten Betriebsstrategie. Diese weist einen modularen Aufbau auf und kann für unterschiedliche Antriebskonzepte und Komponenten eingesetzt werden. Basis bilden die Funktionen für die Ladezustandskontrolle, die Betriebsmoduswähl, die Schaltstufenwahl und das Thermomanagement. Es wurden, je nach Auslegung der Betriebsstrategie, sowohl Reduktionen der Emissionen als auch des Kraftstoffverbrauchs erzielt. Validierungsmessungen am Motorenprüfstand bestätigten die Potentiale hinsichtlich Kraftstoffverbrauchs- und Emissionsreduktion. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Erweiterung der Betriebsstrategie um spezielle Warmlauffunktionen und die Phlegmatisierung des Dieselmotors erhebliches Reduktionspotential für die gesetzlich reglementierten Emissionskomponenten aufweisen. Die Warmlaufphase bietet großes Verbesserungspotential hinsichtlich des Ausstoßes von Emissionen. Kohlenstoffmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe werden durch Lastpunktanhebung und somit sofortigen höherlastigen Betrieb reduziert. Zusätzlich bewirkt das höhere Temperaturniveau einen schnellen Warmlauf des Verbrennungsmotors und bedingt durch die höhere Abgasenthalpie ein schnelleres Erreichen der Aktivierungstemperaturen der Abgasnachbehandlungskomponenten. Der phlegmatisierte Betrieb des Verbrennungsmotors führt im transienten Betrieb zu stark reduziertem Ruß- und NOx-Ausstoß. Das Abdämpfen der verbrennungsmotorischen Last wird durch den Einsatz der elektrischen Maschine kompensiert, so dass die Fahrdynamik erhalten bleibt. Die abschließende Bestätigung der simulierten und am Prüfstand ermittelten Potentiale erfolgte mithilfe von Prototypenfahrzeugen.

    In order to meet future carbon-dioxide- and emission-limits, hybridized drive trains are gaining steadily in importance. In particular, hybrid-vehicles with an economical Cl-engine offer great potential with regard to the environmental goals. Within the co operative project "Hochschulinstitute Neckarsulm" between the Institute for Internal Combustion Engines and Automotive Engineering at the University of Stuttgart and the AUDI AG in Neckarsulm a control strategy for diesel-hybrid electric vehicles was developed. The comprehensive analysis of the system diesel-hybrid" aimed to ensure the transferability of the initial theoretical considerations. After the definition of the concept, first mathematical and theoretical approaches to the control strategy for hybrid vehicles with parallel structure were developed. Then, a simulation environment was created including the models of the individual components. This environment was used for the development of the control strategy accounting for specific diesel emission issues. Parallel to this development, test-bench measurements were carried out, allowing an accurate parameterization of the component models. The combination of simulation and experimental development formed the basis for the model-based control strategy. The modular structure allows for the use of different propulsion concepts and components. The strategy is >based on the charge control function, the operation mode selection, the choice of switching stages and the thermal management. Depending on the configuration of the control strategy, reductions in both emissions and fuel consumption, could be achieved. Validation measurements on the engine test-bench confirmed the potential of fuel consumption and emission reduction. Furthermore, it was shown that the extension of the control strategy with special warm-up functions and the phlegmatizing of the diesel engine lead to considerable reductions for the limited emission components. The warm-up provides great potential for improvement in terms of emission reduction. Carbon monoxide and unburned hydrocarbons are reduced by increasing the load point and operating at higher loads. In addition, the higher temperature level causes a rapid warm-up of the engine and the higher exhaust gas enthalpy leads to a faster attainment of the activation temperatures in the exhaust after treatment components. Damping the operation of the internal combustion engine in transient operation leads to greatly reduced soot- and NOx-emissions. The muting of the internal combustion engine load is compensated by the use of the electrical machine, maintaining the vehicle's dynamic. The final confirmation of the simulated and the tested potentials were determined using prototype vehicles.


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    Grundlagen des Dieselmotors

    Grieshaber, Hermann / Raatz, Thorsten | Springer Verlag | 2017


    Entwicklungsmoeglichkeiten des Dieselmotors

    Seiffert, U. | Tema Archiv | 1989


    Entwicklungspotentiale des Dieselmotors

    Schindler,K.P. / Volkswagen,Wolfsburg,DE | Kraftfahrwesen | 1999


    Betriebskunde des Dieselmotors

    Reichelt, Johannes | SLUB | 1957