Zylinderindividuelle Regelung des Gaszustands bei Pkw-Dieselmotoren
von Clemens KnippschildVor dem Hintergrund zukünftiger Abgasgrenzwerte und der weltweiten Diskussion über Klimawandel und Ressourcenverknappung ist es erforderlich, die Technologie des Dieselmotors weiter zu optimieren. Großes Potenzial bieten dabei moderne Steuerungs- und Regelungsalgorithmen zur Darstellung alternativer Brennverfahren im transienten Motorbetrieb.
Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines ganzheitlichen Konzepts zur zylinderindividuellen Regelung des Gaszustands im Brennraum unter Einbindung aller Gassystemsteller. Dieses Konzept wird mit einer einspritzparameterbasierten Verbrennungsregelung kombiniert und in ein zylinderdruckbasiertes Motormanagement integriert. Des Weiteren werden die wichtigsten Funktionalitäten eines nockenwellenlosen vollvariablen Ventiltriebs zur dynamischen Gaszustandsbeeinflussung verwendet. Das neue Konzept umfasst eine kaskadierte Regelungsstruktur mit zugehörigem Gaszustandsmodell. Als Hauptführungsgrößen werden auf Basis thermodynamischer Analysen die Gasmasse und der Sauerstoffgehalt im Brennraum identifiziert. Die serientauglichen Regelungs- und Modellansätze werden in einem Rapid-Prototyping-System umgesetzt und am Vollmotorprüfstand erprobt. Abschließend werden die Eignung der entwickelten Gassystemregelung zur Darstellung verschiedener Dieselbrennverfahren im stationären und transienten Betrieb sowie die Potenziale im Hinblick auf die Rohemissionssenkung untersucht.
