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2014 | Buch

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Steuergerätetaugliche Verbrennungsoptimierung mit physikalischen Modellansätzen

verfasst von: Michael Temmler

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Michael Temmler zeigt, dass eine steuergerätetaugliche Verbrennungsoptimierung funktioniert. Dabei dienen physikalische Modellansätze zur Abbildung des Motorverhaltens. Die Kombination aus Verbrennungs-, Emissions- und Ladungswechselmodellen sowie nichtlinearen Optimierungsverfahren ermöglicht eine Individualisierung der Motorsteuerung am jeweiligen Verbrennungsmotor während seiner Laufzeit. Eine neue Steuergerätearchitektur unterstützt ein Ersetzen der zentralen Motorsteuerung durch ein System dezentraler gekapselter Einheiten, in denen die Verbrennungsoptimierung enthalten ist.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Verbrennungsmotoren stellen heute den Hauptteil der Antriebsaggregate aller Fahrzeuge. Obwohl der Trend zur Verringerung der Abgasemissonen stark durch Hybridisierung [51, 163, 80] bis hin zum rein elektrischen Fahren [49, 74, 184] geprägt ist, ist das Potenzial heutiger Otto- und Dieselmotoren nicht ausgeschöpft. Ziel der Motorenentwicklung ist, die bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe weiter zu senken, ohne die Forderungen nach niedrigem Kraftstoffverbrauch, hoher Leistung, Zuverlässigkeit, Komfort und niedrigen Kosten zu vernachlässigen.

Michael Temmler

2. Stand der Technik

Zusammenfassung

In heutigen Motormanagementsystemen werden aus einer Lastanforderung, die Fahrerwunsch, Betriebszustand und externe Eingriffe beinhaltet, und der aktuellen Drehzahl die Motorsteuergrößen, d.h. die Stellglieder des Motors, berechnet [46, 179]. Die lastbeschreibende Größe – in der Motorsteuerung homogener Ottomotoren meist die Luftmasse je Arbeitsspiel bzw. eine dazu äquivalente Größe – dient als Führungsgröße.

Michael Temmler

3. Theoretische Grundlagen

Zusammenfassung

Die Beschreibung der thermodynamischen Grundlagen dient dem Verständnis des dieser Arbeit zugrunde liegenden thermodynamischen Modells eines Ottomotors. Zur Berechnung und Analyse der innermotorischen Vorgänge existieren, je nach Detaillierungsgrad, verschiedene Berechnungsverfahren.

Michael Temmler

4. Entwicklungssysteme, Messdatenerfassung und -auswertung

Zusammenfassung

Für die Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Versuchsträger der Daimler AG mit Benzin-Direkteinspritzung verwendet. Die spezifischen Motordaten sind in Tabelle 4.1 zusammengestellt.

Michael Temmler

5. Motormanagement der verteilten Systeme

Zusammenfassung

Ziel des Motormanagements der verteilten Systeme ist das Betreiben eines hochkomplexen Verbrennungsmotors mit funktional kapselbaren Einheiten. Dabei soll die Steuerung und die Erfassung des aktuellen Zustandes des Motors physikalisch basiert erfolgen, um den Applikationsaufwand zu reduzieren.

Michael Temmler

6. Modellbasierte Beschreibung des Arbeitsprozesses

Zusammenfassung

Die Verbrennungsmodelle lassen sich in drei Arten aufteilen: Empirische Modelle, phänomenologische Modelle und CRFD (Computional Reactiv Fluid Dynamics) 3-D-Rechnungen. Eine Übersicht dazu geben [108, 135, 7, 86]. In empirischen Modellen wird die reale Verbrennung durch eine mathematische Funktion, den sogenannten Ersatzbrennverlauf, nachgebildet. Der Zusammenhang zwischen den Kenngrößen des Betriebspunktes und den Parametern des Ersatzbrennverlaufes kann durch empirische Gleichungen in Abhängigkeit eines Referenzpunktes beschrieben werden.

Michael Temmler

7. Steuergerätetaugliche Optimierung

Zusammenfassung

Das in Kapitel 5 beschriebene Motormanagement verwendet einen übergeordneten Koordinator, der alle Steuermodule und damit das gesamte Prozessverhalten inklusive Verbrennung steuert. Den aktuellen Motorzustand erfassen auf Druck-, Temperatur- und Luftverhältnismessung aufbauende Prozessmodelle, die zur Steuerung des Motors invertiert werden müssen.

Michael Temmler

8. Schlussfolgerungen und Ausblick

Zusammenfassung

Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Realisierung einer steuergerätetauglichen Optimierung des Prozessverhaltens eines Ottomotors. Erreicht wurde dies durch den Einsatz physikalisch basierter Modelle zur Abbildung des Motorverhaltens und eines darauf aufbauenden Optimierungsalgorithmus.

Michael Temmler

Backmatter

Titel: Steuergerätetaugliche Verbrennungsoptimierung mit physikalischen Modellansätzen
verfasst von: Michael Temmler
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-07653-5
Print ISBN: 978-3-658-07652-8
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-07653-5

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