Um die zukünftige Anforderungen der Emissionsgesetzgebung EU6 oder EPA 2010 unter gleichzeitiger Verbesserung von Kraftstoffverbrauch, Motorleistung und Geräusch zu erfüllen, sind neben der intensivierten Integration und Vernetzung von Gesamtfahrzeugfunktionen und Abgasnachbehandlung bessere und verzahnte Steuerungs- und Regelungskonzepte für das Brennverfahren nötig. Wesentliche Einflussgrößen sind hier im Kraftstoff- und im Luftpfadsystem zu finden. Zusätzlich werden zukünftige Konzepte durch neue Sensoren und Aktuatoren gekennzeichnet sein, die eine höhere Dynamik und Genauigkeit bieten oder weitere Größen z. B. hinsichtlich Emissionen erfassen. Bei dem hier vorgestellten IAV-Eigenentwicklungsprojekt wurden wesentliche innermotorischen Maßnahmen - die zugleich die Stellgrößen für das Regelungskonzept darstellen - in den jeweiligen Stellbereichen isoliert untersucht. Nach grundlegenden Untersuchungen an einem Einzylindermotor (2L Zylinderhubvolumen) werden die Ergebnisse unter weitestgehender Beibehaltung der mechatronischen Ansteuerungsumgebung (Motorsteuerung, Aktuatorik, Sensorik etc.) auf einen Vollmotor der 12-Liter-Klasse übertragen und hinsichtlich der Dynamikfähigkeit weiter optimiert. Als Basis kommt eine zylinderdruckgeführte Motorregelung zum Einsatz, die neben einer wirkungsgradoptimalen Einstellung der Verbrennungsschwerpunktlage auch eine momentengeführte Zylindergleichstellung am Vollmotor ermöglicht. Durch die Adaption und den Einsatz der IAV eigenen Prototypensteuergerätesoftware sowie eines neuartigen Modularen Prototypen Engine Controller (MPEC) auf Industrie PC Basis besteht eine maximale Flexibilität hinsichtlich Rechenperformance und Ansteuermöglichkeit. Auf Basis von bereits am Einzylindermotor ermittelten Ergebnissen und unter Ausnutzung der beschriebenen Entwicklungsumgebung wurde ein geschlossenes Regelungskonzept für Nfz-Vollmotoren entwickelt, bei dem die Emissionsgrößen NO(x) und PM direkt als Regelgrößen für die geschlossenen Regelkreise verwendet werden. Es konnte gezeigt werden, dass bei vorliegender Seriensensorik eine Emissionsregelung die bauteilbedingten Alterungs- und Serienstreuungseffekte innerhalb der physikalischen Grenzen emissionsseitig vollständig kompensieren kann. Die verwendete Reglerstruktur stellt dabei einen grundlegenden Arbeitsstand dar, welcher hinsichtlich der Emissionen durch eine tiefergehende Anpassung der Umschalt- und Freigabestrategien der 'Dual Split Scheduler' sowie durch eine stärkere Kopplung der parallelen Regelkreise für den Serieneinsatz noch Potenziale bietet. Um das Potenzial der emissionsbasierten Prozessregelung voll ausschöpfen zu können, ist die Stellgröße Ladedruck mit in die Betrachtung einzubeziehen. Besondere Freiheitsgrade werden hier durch Verwendung eines VTG-Laders oder einer zweistufigen Aufladegruppe, bzw. der Kombination aus beidem geboten.
Emissionsbasierte Prozessregelung am Nutzfahrzeug- Dieselmotor
Emission based process control on a heavy duty engine
2008
18 Seiten, 11 Bilder, 9 Quellen
Conference paper
Storage medium
German
Emissionsbasierte Prozessregelung am Nutzfahrzeug Dieselmotor
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