Brennverfahren wie CAI bzw. Benzin-HCCI zeigen ein deutliches Potenzial zur Kraftstoffeinsparung bei Beibehaltung der bewährten Abgasnachbehandlung mittels 3-Wege-Katalysator. Die Darstellung der benötigten Freiheitsgrade im Ventiltrieb können in einer ersten Seriengeneration mit kostengünstigen, relativ einfachen mechanischen Systemen realisiert werden. Aufgrund der Selbstzündung stellt das Brennverfahren hohe Anforderungen an die Motorsteuerung, speziell zur Beherrschung des dynamischen Motorbetriebs. Dies erfordert eine sehr genaue Rückmeldung über den Ablauf der Verbrennung. In diesem Beitrag wurde ein Konzept zur Steuerung und Regelung eines 4-Zylinder Motors mit der Betriebsart CAI basierend auf einer Rückmeldung mittels Brennraumdrucksensor dargestellt. Das für diese Aufgabe entworfene Rapid Prototyping System und die dafür entwickelte Basissoftware ermöglichen eine in Vorentwicklungsprojekten benötigte schnelle Umsetzung der geforderten Steuer- und Regelfunktionalität und bieten gleichzeitig eine hohe Rechenkapazität und Flexibilität hinsichtlich des Prozessinterfaces. Speziell entwickelte Funktionen zur Identifikation des Systemverhaltens bilden dabei die Basis zur Erlangung eines detaillierten Systemverständnisses. Aufbauend auf einer Systemidentifikation wurden Modelle entwickelt, die in Abhängigkeit des aktuellen Verbrennungsablaufes und den aktuell vorgegebenen Stellgrößen der Aktoren den Ablauf der folgenden Verbrennung prädizieren können. Dies stellt die Basis für eine dynamische Vorsteuerung dar, die insbesondere in der Last- und Drehzahldynamik benötigt wird. In diesem Beitrag wurde ein Regelungskonzept für Verbrennungslage und Last präsentiert. Dadurch wird die gewünschte Verbrennung auch bei sich ändernden Umgebungsbedingungen und Driften bzw. Toleranzen in der Aktorik sichergestellt. Mit Hilfe der dynamischen Vorsteuerung ist es möglich, Aussetzer und zu frühe und somit laute Verbrennungen speziell im dynamischen CAI- Betrieb und wahrend der Betriebsartenumschaltung von SI nach CAI zu vermeiden. Das präsentierte Steuer- und Regelkonzept bietet die Funktionalität für stabilen Motorbetrieb in dem relevanten CAI-Bereich beim verwendeten 4-Zylinder Motor. Dies beinhaltet sowohl stationären und dynamischen CAI-Betrieb als auch Umschaltvorgänge zwischen den verschiedenen Betriebsarten. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich Anforderungen an Komponenten wie zum Beispiel Ventilsysteme, Einspritzsysteme, Sensorik und Motorsteuerungen dienen als Basis zu deren Spezifikation und fließen in deren weitere Entwicklung ein. Weitere Arbeiten sind nötig, speziell zur Erweiterung des CAI-Bereiches hin zu höheren Lasten und zur kostenoptimalen und robusten Realisierung des Verfahrens durch weitere Optimierung der Aktorik, der Sensorik und der Steuer- und Regelalgorithmen. Eine endgültige Bewertung des Geräuschverhaltens kann abschließend nur in einem Fahrzeug erfolgen.
Zylinderdruckbasierte Regelung von Benzin-HCCI-Brennverfahren
2007
22 Seiten, 15 Bilder, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Strategien zur Regelung von HCCI-Brennverfahren
Tema Archiv | 2009
|Gemischbildung beim ottomotorischen HCCI Brennverfahren
Kraftfahrwesen | 2011
|Multi-fuel Brennverfahren fuer Benzin, Erdgas und Wasserstoff
Kraftfahrwesen | 2005
|Benzin Direkteinspritzsystem mit Piezo Injektor fuer strahlgefuehrte Brennverfahren
Kraftfahrwesen | 2004
|Benzin-Direkteinspritzsystem mit Piezo-Injektor für strahlgeführte Brennverfahren
Online Contents | 2004
|