Die thermomechanische Belastung emissionsrelevanter Bauteile steigt stetig an. Um alle Funktions- und Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen zu können, werden neben numerischen Simulationsmethoden auch Untersuchungen auf Komponenten- und Motorprüfständen zur Auslegung und Bewertung thermomechanischer Eigenschaften genutzt. Ein wichtiges Kriterium dabei ist die möglichst realistische Darstellung der strömungsmechanischen Randbedingungen des Vorderwagens und des Motorraums. Es ergeben sich an Motorprüfständen in der Regel Bauteiltemperaturfelder mit eingeschränkter oder nahezu unzureichender Realitätsnähe. Besonders kritisch wirken sich dabei Temperaturabweichungen im Bereich des Abgaskrümmers, Abgasturboladers sowie des motornahen Katalysators aus, die gemeinsam das Hot-End bilden. Der Beitrag gibt einen Überblick über eine neue Methodik zur Abbildung fahrzeugnaher Kühlungsrandbedingungen an Motorprüfständen mit dem Ziel, eine deutlich verbesserte Realitätsnähe zu erreichen. Das Ziel ist die Auslegung eines Regelgesetzes, das es erlaubt, eine bestimmte Anzahl an Einzellüftern, die innerhalb einer Matrix angeordnet sind, so anzusteuern, dass der Regelfehler zwischen Temperatur-Sollvorgabe und mittels Thermoelement gemessener Ist-Temperatur gegen ein Minimum konvergiert. Angesichts der komplexen Wärmetransportphänomene und Strömungen im Bereich des Hot-Ends ist eine physikalische Modellbildung nicht zielführend zu realisieren. Das für den Entwurf eines Regelgesetzes benötigte Streckenmodell wird aus Sprungantworten identifiziert und man umgeht somit die nicht-triviale Aufgabe der Parametrierung eines physikalisch basierten Modells. Dabei wird ein automatisiertes Entwurfsverfahren auf Basis der Spieltheorie angewandt, das auch als H-unendlich-Regelung bekannt ist. Die Positionierung der zwei 4×4-Gebläsefelder orientiert sich dabei an Ergebnissen aus CFD-Simulationen des Gesamtfahrzeugs. Um die Strömungsrichtung und die komplexen Wärmetransportphänomene im Bereich des Hot-Ends abzubilden, wird eine Anordnung in Form zweier zueinander mit einem variablen Öffnungswinkel (90° bis 180°) angeordneter Gebläsegruppen realisiert. Der zugrunde liegende Fahrzyklus orientiert sich an Untersuchungen, bei denen Prüfzyklen analysiert wurden. Ein Einsatz der dargestellten Methodik hat nach flächendeckender Erprobung dazu geführt, dass Absicherungen über Dauerläufe an Motorprüfständen deutlich wirtschaftlicher und aussagefähiger gestaltet werden können. Die innerhalb dieser Studie angewendeten Methoden lassen sich auch auf größere Gebläsefelder erweitern. Dann sollte aufgrund der Datenmenge, der Größe der Zustandsraummodelle und der Messzeit bei der Identifikation jedoch auf Unterraummethoden bei der Identifikation zurückgegriffen werden.


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    Titel :

    Fahrzeugnahe Kühlungsrandbedingungen von Abgassystemen an Motorprüfständen


    Beteiligte:
    Küchler, Pierre (Autor:in) / Platzer, Bernd (Autor:in) / Maier, Martin (Autor:in) / Schmidt, Timo (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2014


    Format / Umfang :

    5 Seiten, 6 Bilder, 2 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





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