Beitrag zur modellbasierten Ladedruckregelung für Pkw-Dieselmotoren

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Die Aufladung von Verbrennungsmotoren ist eine Schlüsseltechnologie, um die Anforderungen an moderne Pkw hinsichtlich Schadstoffausstoß und Wirtschaftlichkeit zu erfüllen. Zur Aufladung werden vorrangig Abgasturbolader eingesetzt. In dieser Arbeit wird eine Regelungsstrategie vorgestellt, die in jeder Fahrsituation den für die Verbrennung notwendigen Ladedruck durch den Abgasturbolader bereitstellt. Den Kern dieser Strategie bildet eine modellbasierte, nichtlineare Vorsteuerung für Abgasturbolader, die unter Beibehaltung der notwendigen Regelgüte den Parametrierungsaufwand für einzelne Motorvarianten deutlich reduziert. Die Modellbildung für die Abgasturbine hat zentrale Bedeutung. In dieser Arbeit wird eine einheitliche Modellbeschreibung von Turbinen mit parallelem Bypass sowie Turbinen mit variabler Turbinengeometrie hergeleitet. Der Modellansatzauf Basis eines 0-dimensionalen stationären Strömungsprozesses zeichnet sich durch eine hohe Modellgüte auch in dynamischen Fahrsituationen sowie durch seine Übertragbarkeit auf verschiedene Aufladungssysteme aus. Mit Hilfe lokal linearer Modelle gelingt es, für den Gesamtwirkungsgrad des Turboladers ein Modell mit nur zwei Eingangsgrößen zu identifizieren, das im gesamten Betriebsbereich eine hinreichende Modellgüte für die Ladedruckregelung bereitstellt.