[Back]

M. Kordon:
"Echtzeitfähige Dieselverbrennungsmodelle mit einem neuen Kombinationsansatz aus Physik und Empirie";
Supervisor, Reviewer: B. Geringer, F. Moser; E315 Institut für Fahrzeugantriebe und Kraftfahrzeugtechnik, 2013; oral examination: 2013-10-08.

Neue Abgasgesetzgebungen und die steigende Anzahl an Motor- und Fahrzeugvari-anten erhöhen den Entwicklungsaufwand. Aus diesem Grund wird versucht Teile der Entwicklung von der realen auf die virtuelle Ebene zu verlagern. Dafür sind Antriebsstrangmodelle nötig, die einfach zu parametrieren sind und in weiten Betriebsbereichen eine hohe Genauigkeit sowie eine hohe Rechengeschwindigkeit aufweisen. Im Zuge dieser Arbeit ist ein Verbrennungsmodell für Dieselmotoren entwickelt worden, das diesen Anforderungen gerecht wird. Grundlage für die Entwicklung eines Verbrennungsmodells ist die genaue Analyse des Verbrennungsprozesses und die Auswahl der für die gestellte Aufgabe zielführenden Modellansätze. Um die Vorteile empirischer Ansätze hinsichtlich Rechengeschwindigkeit und Genauigkeit mit den Vorteilen physikalischer Modelle hinsichtlich Extrapolierbarkeit zu vereinen, wurde in dieser Arbeit ein nulldimensionaler, nicht-kurbelwinkel-aufgelöster Kombinationsansatz aus physikalischen/theoretischen Modellen und auf Messdaten basierenden empirischen Modellen gewählt. Dabei werden die Eingänge in die empirischen Modelle sowohl physikalisch als auch empirisch berechnet. Um eine große Abdeckung des freien Parameterraums der empirischen Teilmodelle zu gewährleisten, wurden ca. 7000 Messpunkte von neun unterschiedlichen Dieselmotoren verwendet und spezielle Messungen zur Erweiterung der Modellgrenzen durchgeführt. Die für die Erstellung des Verbrennungsmodells nötigen Zwischengrößen wurden aus den Messdaten ermittelt. In einem ersten Schritt wurde versucht, diese nur aus den Zu-ständen vor dem Zylinder und den Einspritzparametern, physikalisch zu berechnen. War eine physikalische Berechnung der Kenngrößen nicht sinnvoll, wurden diese in einem zweiten Schritt empirisch ermittelt. So entstand ein Verbrennungsmodell mit acht empirischen Teilmodellen, das dem Verlauf der Verbrennung kausal folgt. Die Praxistauglichkeit des Verbrennungsmodells wurde durch Vorgabe der Zustände vor und nach dem Zylinder eines nicht für die Modellerstellung verwendeten Dieselmo-tors überprüft. In weiterer Folge wurde das Modell mit einem nulldimensionalen Ladungswechselmodell und einem Software-Motorsteuergerät gekoppelt und transient betrieben. Die hohe Berechnungsgenauigkeit des NOx und CO2 Ausstoßes sowie der Abgastemperaturen zeigt, dass das Verbrennungsmodell eine gute Grundlage bildet um Teile der Entwicklung vom realen auf den virtuellen Prüfstand zu verlagern. Dies wurde inzwischen in mehreren Entwicklungsprojekten bestätigt.