Paradigmenwechsel in der Fahrzeugtypprüfung

FEVs emissionsbasierte AGR-Regelung macht Dieselmotoren fit für die kommenden „Real Driving Emissions“

12. Mai 2015 | Engineering Service

Fahrzeugtypprüfungen sollen realitätsnäher werden. Dies ist die Zielsetzung der EU-Kommission, die hinter dem „Real Driving Emissions“ (RDE)-Testverfahren steht, das im Rahmen der EU6c-Abgasgesetzgebung eingeführt werden soll. Das Ergebnis: Die neuen Testverfahren werden sowohl einen größeren Last- und Drehzahlbereich als auch unterschiedlichste Umgebungsbedingungen abdecken. Die bisherige Praxis, wonach NOx-Emissionen primär im für den Fahrzyklus relevanten Emissionsbereich optimiert wurden, wird daher in der Typprüfung nicht mehr ausreichend sein. „In Folge dessen werden komplexere Abgasreinigungssysteme – darunter auch AGR-Systeme mit mehreren AGR-Strecken und schaltbaren Kühlern – häufiger zum Einsatz kommen“, erklärt Dr. Thorsten Schnorbus, stellvertretender Abteilungsleiter für Dieselmotor-Vorentwicklung bei der FEV. „Ein schnelles, robustes und in der Kalibrierung möglichst einfach zu handhabendes Regelungskonzept wird dabei wichtiger denn je.“

 

Vorteile des modellbasierten Ansatzes der FEV

FEV hat dazu einen modellbasierten Ansatz zur direkten emissionsbasierten Regelung der AGR beim Dieselmotor entwickelt. Dieser zeigt angesichts der verschärften Anforderungen ein großes Verbesserungspotential bezüglich des Motorroh- beziehungs­weise Fahrzeug-Emissionsverhaltens. Gleichzeitig reduziert er den Applikationsaufwand gegenüber bisherigen AGR-Strukturen. Das volle Verbrauchspotential des Motors kann dabei durch flexible Definition der AGR-Anteile genutzt werden.

>>Ein schnelles,
robustes und in
der Kalibrierung möglichst einfach zu
handhabendes AGR-Regelungskonzept wird wichtiger denn je

 

Umwelteinflüsse wirkungsvoll ausschalten
Die Aufteilung der AGR auf die vorhandenen Stellpfade basiert auf verschiedenen physikalischen Vorschriften, welche die Ladungswechselverluste sowie die unterschiedlichen Temperaturniveaus der AGR berücksichtigen. Änderungen der Umgebungsbedingungen werden somit durch physikalisch-basierte Systemreaktionen kompensiert, wodurch die AGR stets NOx-neutral unter Optimierung anderer Kriterien wie dem Kraftstoffverbrauch und den übrigen Emissionen aufgeteilt wird. Zudem hat das Regelungskonzept auch einen ausgleichenden Effekt auf die Temperaturniveaus von Saugrohr und Abgaskrümmer, die für Verbrennung und Abgasnachbehandlung relevant sind. Hierdurch werden die Einflüsse unterschiedlicher Umgebungstemperaturen auf die Abgasnachbehandlung gedämpft.

NOx-basierte AGR-Regelung mit Mehrwege-AGR

NOx-basierte AGR-Regelung mit Mehrwege-AGR

Funktionsweise der AGR-Regelung

Das Regelungskonzept beruht auf einem integrierten NOx-Modell aus dem ein Sollwert für die Sauerstoffkonzentration im Zylinder (bei „Einlass-Ventil schließt“) abgeleitet wird. Um den Einfluss veränderter Randbedingungen auf die NOx-Emissionen auszugleichen – beziehungsweise um Freiheitsgrade aktiv zu nutzen – kann der Sollwert der NOx-Rohemissionen unter Berücksichtigung der aktuellen Konvertierungsrate der NOx-Nachbehandlung vom Algorithmus selbstständig angepasst und variabel adaptiert werden. Der durch das NOx-Modell vorgegebene Sollwert für die Sauerstoffkonzentration im Zylinder wird anschließend auf die unterschiedlichen AGR-Stellpfade aufgeteilt. Dazu wird an jedem Mischungspunkt ein Sollwert für die Sauerstoffkonzentration definiert, der von der jeweiligen Stellgröße eingeregelt wird. Da das gesamte Luftsystem durch dezidierte, physikalische Modelle abgebildet wird, kann an jedem Mischungspunkt ebenfalls die aktuelle Sauerstoffkonzentration bestimmt werden. Auch im hochdynamischen Zyklus kann die angestrebte Sollsauerstoffkonzentration im Zylinder sicher realisiert werden: Möglich macht dies ein dynamischer Regel- beziehungsweise Steuerungseingriff, der im hochtransienten Betrieb die unterschiedlichen Transportzeiten des schnellen und des langsameren AGR-Pfades kompensiert.

 

FacebookTwitterGoogle+XINGLinkedInWhatsAppBuffer

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.