Strategien zur Gassystemregelung von Pkw-Dieselmotoren

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Aktuelle Verbrennungsmotoren stellen aufgrund der Bemühungen zur stetigen Reduktion der schädlichen Abgas- und CO2-Emissionen sehr komplexe mechatronische Systeme dar. Sowohl das Kraftstoff-, als auch das Gassystem werden konsequent weiter entwickelt und mit zusätzlichen Aktoren weiter flexibilisiert. Ziel ist es, gerade im dynamischen Motorbetrieb weiteres Potential zur Emissionsreduzierung zu erschließen. Dabei ergibt sich das Problem, dass die gewachsenen Strukturen der konventionellen Motorsteuerung kurzfristige (nicht stationär wirksame) Eingriffe durch ungünstige Führungsgrößen und große Datenmengen erschweren. Zusätzlich ist die Integration komplexer Aktoren, die mehrere Zielgrößen gleichzeitig beeinflussen (bspw. ein variabler Ventiltrieb), kaum möglich. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Regelung des Gassystems von Verbrennungsmotoren - hier am Beispiel eines aktuellen Dieselmotors. Ausgehend von einer Zuordnung physikalischer Regelgrößen zu den Gassystemstellern wird ein neues Konzept für die Regelungsfunktionen entwickelt. Dieses erleichtert aufgrund seiner übersichtlichen Struktur und der Einbeziehung modellbasierter Regelungen die Applikation für den Serieneinsatz und ermöglicht die Vorgabe emissionsrelevanter Führungsgrößen. Weiterhin wird die Integration zusätzlicher Aktoren des Gassystems und die Nutzung der entstehenden Freiheitsgrade für den Applikationsingenieur erleichtert. Auf diese Weise ergeben sich für den dynamischen Motorbetrieb mehrere Möglichkeiten, die vorgegebenen Sollvorgaben für eine weitere Emissionsreduzierung kurzfristig zu verändern, ohne das Stationärverhalten negativ zu beeinflussen. Deutliche Verbesserungen in den Schadstoffemissionen werden durch Messungen am Motorprüfstand nachgewiesen. An einem Motor mit verstellbarem Einlassschlusswinkel wird zusätzlich das Potenzial zur Verbesserung des Übergangs zwischen konventionellem und homogenisiertem Dieselbrennverfahren nachgewiesen.