Im Hinblick auf die Einhaltung zukünftiger Emissionsgrenzwerte in Verbindung mit neuenhochdynamischen Testzyklen werden die Möglichkeiten der geregelten Hochdruck-AGR (AbGasRückführung) in Kombination mit einem Abgasturbolader mit VTG (Variabler TurbinenGeometrie) für Nutzfahrzeugdieselmotoren untersucht. Die AGR- und VTG-Technologie hat sich bei Pkw-Dieselmotoren bewährt, stellt bei Nutzfahrzeugen jedoch eine größere Herausforderung in Bezug auf die Regelstrategie dar. Beim Pkw kann im emissionsrelevanten Teillastbetriebsbereich auf eine Ladedruckregelung verzichtet werden und der Frischluftmassenstrom über das AGR-Ventil mit einem konventionellen Eingrößenregler geregelt werden. Beim Nutzfahrzeug muss AGR nahezu im gesamten Kennfeldbereich angewendet werden - also auch in Hochlastbereichen, wo unkontrollierte Ladedruckschwankungen inakzeptabel sind. Da mit steigender Last die VTG-Stellung zunehmend neben dem Ladedruck auch die AGR-Rate beeinflusst, stellt eine Eingrößenregelung des Ladedruckes keine Option dar. Für den Einsatz von VTG- und AGR wird daher beim Nutzfahrzeugmotor eine entkoppelnde Mehrgrößenregelung benötigt. Ein Konzept wird zur simultanen Regelung von Ladedruck und AGR-Rate vorgestellt. Als alternative Ersatzregelgrößen für die AGR-Rate wurden der AGR-Massenstrom, der Frischluftmassenstrom und die NOx-Konzentration sowohl in der Simulation als auch am Prüfstand untersucht. Die Regelung konnte mit einer großteilsautomatisierten Applikation an unterschiedlichen Motoren erfolgen. In der Simulation erwiesen sich alle untersuchten Regelgrößen prinzipiell als geeignet. Die Regelung des AGR-Massenstromes und der virtuellen NOx-Konzentration zeigen jedoch aus regelungstechnischer Sicht die größten Vorteile. Die am Prüfstand gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass das Emissionsverhalten bei einer simultanen Regelung deutliche Vorteile gegenüber einem gesteuerten Betrieb bietet (Partikelemission -58 %). Gegenüber einer reinen Ladedruckregelung ohne AGR konnte mit um 24 % niedrigeren Stickoxiden ein nur geringer Anstieg der transienten Partikelemissionen von 25 % erzielt werden. Durch die Regelung der Stickoxidkonzentration konnte die Sensitivität der Emissionen gegenüber linearen Ungenauigkeiten der Sensoren im Vergleich zu der Luftmassenregelung von einermittleren Emissionsschwankung von etwas über 11 % auf unter 5 % reduziert werden.
Ein Modellgestützter Prädiktiver Ansatz zur Regelung von Ladedruck und AGR-Rate beim Nutzfahrzeug-Dieselmotor
A model based attempt to control boost pressure and EGR-rate for a heavy duty engine
2004
11 Seiten, 9 Bilder, 10 Quellen
Conference paper
German
Automotive engineering | 2004
|Automotive engineering | 2004
|European Patent Office | 2020
|European Patent Office | 2020
|Einsatzmoeglichkeiten neuer Technologien beim Nutzfahrzeug-Dieselmotor
Automotive engineering | 1983
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