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2022 | Buch

Elektrifizierung des Antriebsstrangs bei teilhomogener Verbrennung – Simulation und Experiment

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Über dieses Buch

Andreas Schneider untersucht einen elektrifizierten Antriebsstrang, bestehend aus einem Verbrennungsmotor mit teilhomogener Verbrennung, einer elektrischen Maschine und einem elektrisch beheizten Katalysator. Die eigens entwickelte Antriebsstrangsimulation wird über eine neuartige Betriebsstrategie, welche aus den parallel agierenden Modulen ECMS und Phlegmatisierung besteht, geregelt. Die Auswertung am Motorenprüfstand zeigt, dass durch die Elektrifizierung des Antriebsstrangs eine Reduktion aller Schadstoffemissionen in Phasen geringer Geschwindigkeitsanforderungen erzielt werden kann. Gleichzeitig wird eine Verschiebung der Stickstoffoxidemissionen in Phasen hoher Geschwindigkeitsanforderungen erreicht, was sich als vorteilhaft für einen SCR-Einsatz erweisen würde. Zusätzlich kann eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs mit dem vorgestellten Fahrzeugkonzept realisiert werden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung und Zielsetzung
Zusammenfassung
Die Reduzierung von Schadstoff- und Treibhausgasemissionen ist aufgrund der durch die Erderwärmung drohenden Klimakrise sowie durch immer strengere Emissionsgrenzwerte notwendig. Insbesondere für Dieselmotoren müssen Wege gefunden werden, die vergleichsweise hohen Stickstoffoxid- und Partikelemissionen zu reduzieren. Aus der Kombination der Elektrifizierung des Antriebsstrangs und der Adaption eines teilhomogenen Brennverfahrens ergibt sich eine Lösungsmöglichkeit dieses Zielkonflikts.
Andreas Schneider
Kapitel 2. Theoretische Grundlagen
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden alle, für das Verständnis dieser Arbeit, notwendigen Grundlagen genauer erläutert. Der während der Arbeit eingesetzte Verbrennungsmotor arbeitet nach dem Dieselbrennverfahren, weshalb hier hauptsächlich auf die dieselmotorischen und weniger auf die ottomotorischen Grundlagen eingegangen wird. Es folgen die Grundlagen zu elektromotorischen Antrieben und deren drei wichtigsten Komponenten: Elektromotor, Batterie und Leistungselektronik.
Andreas Schneider
Kapitel 3. Simulation des Hybridfahrzeugs
Zusammenfassung
Die Umsetzung des Fahrzeugkonzepts eines 48V-Mild-Hybrids mit teilhomogener Dieselverbrennung findet unter Anwendung der Simulationssoftware MATLAB® und Simulink® statt. Das Fahrzeugkonzept ist als P2-Hybrid (siehe Abschnitt 2.1.3 mit zusätzliche Kupplung zwischen elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor ausgeführt. Die elektrische Maschine sitzt am Getriebeeingang und ermöglicht so das Abkuppeln des Verbrennungsmotors. Es ist damit neben Boosten, Rekuperation, Lastpunktverschiebung und rein verbrennungsmotorischer Fahrt auch eine reine elektrische Fahrt möglich.
Andreas Schneider
Kapitel 4. Versuchsaufbau
Zusammenfassung
Die aus der Simulation erzeugten Daten in Form von Drehmoment und Drehzahl dienen als Eingangsgröße für die experimentelle Untersuchung am Prüfstand. Da ein echtzeitfähiges Simulationsmodell immer nur eine Annäherung an die Realität darstellen kann, sind experimentell erzeugte Daten unumgänglich, um das Simulationsmodell weiterentwickeln und dem realen Motorkonzept weiter annähern zu können. Experimentelle Messungen beinhalten dabei sowohl dynamische Motoreinflüsse, als auch die Umgebungsbedingungen, welche durch die Simulation nicht berücksichtigt werden.
Andreas Schneider
Kapitel 5. Versuchsergebnisse
Zusammenfassung
Im Folgenden wird auf die beiden Haupteinflussparameter des Fahrzeugkonzepts zur Emissionsreduzierung eingegangen. Zum einen werden die Einflüsse der Phlegmatisierung und zum anderen die des beheizten Katalysators untersucht.
Andreas Schneider
Kapitel 6. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
Kern dieser Arbeit ist die Untersuchung eines elektrifizierten Antriebskonzepts bestehend aus einem Dieselmotor mit teilhomogenem Brennbereich, einer elektrischen Maschine und einem elektrisch beheizten Katalysator. Ziel dabei ist es, über möglichst weite Teile eines Fahrzyklus den Verbrennungsmotor im teilhomogenen Brennbereich zu betreiben und so den Vorteil der geringen Rußund Stickstoffoxidemissionen auszunutzen. Die durch dieses Brennverfahren erhöhten Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen werden durch die gezielte Beheizung des Katalysators und dem damit schnelleren Erreichen der Light-Off-Temperatur drastisch gesenkt.
Andreas Schneider
Backmatter
Metadaten
Titel
Elektrifizierung des Antriebsstrangs bei teilhomogener Verbrennung – Simulation und Experiment
verfasst von
Andreas Schneider
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-39920-7
Print ISBN
978-3-658-39919-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-39920-7

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