Fallstudie: Einsatz von Methoden der nichtlinearen Optimierung bei der Konstruktion von Motoren

Grundlage dieses Beitrags ist ein in Kooperation mit der Forschungs- und Entwicklungsabteilung eines eu­ropäischen Automobilkonzerns durchgeführtes Projekt, das zur Untersuchung der Einsatzmöglichkeit von Optimie­rungstechniken bei der Auswahl gewisser Konstruktionsparameter von 4-Takt-Ottomotoren, wie z.B. Öffnungs - und Schließwinkel der Ventile, Nockenform usw. diente. Das vorgegebene Ziel ist dabei die Erhöhung des Wirkungsgrades, und zwar nicht nur bei einer bestimmten Motorendrehzahl, sondern möglichst über den gesamten Drehzahlbereich. Zu diesem Zweck sind für 11 verschiedene Drehzahlen im Bereich von 1500 bis 6500 Upm Zielwerte für den Wirkungsgrad vorgegeben, die näherungsweise eine Kurve definieren. Ziel der Optimierung ist nun, diese Kurve möglichst genau zu approximieren. Die Auswahlmöglichkeiten für die Designparameter sind weiters noch durch verschiedene Neben­bedingungen eingeschränkt, wie zum Beispiel durch die Forderung, daß der Motorkolben nicht mit einem der Ventile kollidieren darf.