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Über dieses Buch

Daniel Schwarz betrachtet den Sauerstoffmassenanteil als qualitative Beschreibungsgröße der Ansaugluft eines Dieselmotors. Er zeigt dabei die Vorteile gegenüber der AGR-Rate als Beschreibungsgröße in transienten Phasen des Motors auf. Der Autor stellt physikalische Modellansätze für das Gassystem des Dieselmotors vor, die die Information des gemessenen Sauerstoffmassenanteils nutzen. Dazu gehört ein Mittelwertmodell, welches den Gaszustand im Zylinder bei Verwendung von interner Abgasrückführung durch eine variable Ladungswechselsteuerung bestimmt. Zusätzlich erläutert er ein regelungsorientiertes Modell der Niederdruck-Abgasrückführstrecke und untersucht die Regelung des Sauerstoffmassenanteils in der Ansaugstrecke. Der Autor wendet nichtlineare Regelungsalgorithmen an und vergleicht diese miteinander. Er diskutiert den Einsatz von Beobachtern zur Schätzung von Störgrößen und implementiert und validiert die entwickelten Methoden sowohl in der Simulation als auch an einem Motorprüfstand. Die ermittelten Ergebnisse stellt er gegenüber und bewertet deren Güte.

Der Autor

Daniel Schwarz beschäftigt sich mit Funktionsentwicklung innerhalb der Vorentwicklung von Dieselmotoren bei einem großen Automobilhersteller.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Seit der Einführung des Dieselmotors im Jahre 1893 ist die Entwicklung des ursprünglich von Rudolf Diesel erfundenen Brennverfahrens weit vorangeschritten. Standen anfangs eine Verbesserung des Wirkungsgrades sowie eine Leistungssteigerung im Fokus, kamen im Laufe der Zeit weitere Ziele hinzu. Aufgrund steigender Kraftstoffpreise und der Umweltbelastung durch Fahrzeuge stehen eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der damit einhergehende CO2-Ausstoß im Fokus der Entwicklung.
Daniel Schwarz

Kapitel 2. Grundlagen

Zusammenfassung
In diesem Kapitel sollen zunächst einige grundlegende Begriffe und Funktionsweisen des Dieselmotors beschrieben werden. Anschließend folgt ein Abschnitt zum Motormanagement aktueller Dieselmotoren. Danach wird die verwendete Entwicklungsumgebung beschrieben.
Daniel Schwarz

Kapitel 3. Sauerstoffsensor

Zusammenfassung
Der Sauerstoffmassenanteil im Einlass des Motors ist eine zentrale Größe der vorliegenden Arbeit. Auf dessen Basis werden in Kapitel 4 Modelle des Gassystems des Motors und der Zylinder erstellt. Außerdem wird der Sauerstoffmassenanteil als Regelgröße für die in Kapitel 5 beschriebene Regelung verwendet.
Daniel Schwarz

Kapitel 4. Physikalische Modellbildung des Gassystems

Zusammenfassung
Ein Modell wird mit dem Ziel erstellt, die Realität mit Hilfe von physikalischen, chemischen und anderen Zusammenhängen in Form von mathematischen Gleichungen abzubilden. Die Aufgabe besteht dabei darin, alle wesentlichen Komponenten und Einflussgrößen, die für eine hohe Modellgüte notwendig sind, abzubilden. Damit die Komplexität des Modells beherrschbar bleibt, werden die für die Modellierungsaufgabe unwichtigen Einflüsse vernachlässigt.
Daniel Schwarz

Kapitel 5. Regelungsentwurf

Zusammenfassung
Im folgenden Abschnitt sollen modellbasierte Regelungen für das in Abschnitt 4.3 vorgestellte mechatronische Modell untersucht werden. Das Ziel der Regelung ist die Einstellung des Sauerstoffmassenanteils im Ansaugtrakt des Motors. Mit Hilfe des dort eingebauten Sauerstoffsensors kann die Regelgröße direkt gemessen und an die Regelungsstruktur übergeben werden.
Daniel Schwarz

Kapitel 6. Ergebnisse der dezentralen Entwurfsvarianten

Zusammenfassung
Nachdem die Regelung für den Sauerstoffmassenanteil im Ansaugtrakt des Motors entworfen wurde, sollen in diesem Kapitel Ergebnisse anhand eines Simulationsmodells sowie eines Motorenprüfstands gezeigt werden. Hierbei steht die erreichbare Güte der Regelung in der Simulation und im Experiment im Fokus. Ferner sollen die beiden Ansätze der flachheitsbasierten Regelung sowie der Optimalregelung miteinander verglichen werden.
Daniel Schwarz

Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung
Moderne Dieselaggregate zeichnen sich bereits heute durch einen geringen Verbrauch bei gleichzeitig sehr guter Drehmoment- und Leistungsentfaltung aus. Um den Anforderungen zukünftiger Abgasgesetzgebungen weiterhin gerecht zu werden, bedarf es weiterer Entwicklung. Ein großes Potenzial bietet dabei der Einsatz moderner Steuerung- und Regelungsalgorithmen, die die Dynamik einzelner Komponenten des Motors berücksichtigen und optimal ausnutzen.
Daniel Schwarz

Backmatter

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