Modellbasierte Verbrennungsregelung und Emissionspotential Eines Homogenen Tieftemperatur-Zweistoffbrennverfahrens in Einem Mehrzylindermotor

Im vorliegenden Band 2/2014 berichtet Herr Bach uber die Umsetzung eines neuen Ansatzes zur Steuerung homogenen Tieftemperatur-Zweistoffbrennverfahrens in einem Mehrzylindermotor. Dabei werden zwei fussige Kraftstoffe mit unterschiedlicher Zundwilligkeit erst im Brennraum miteinander gemischt. Am Beispiel von Diesel als zundwilligem Kraftstoff sowie Benzin und E85 als Kraftstoffe mit nur geringer Neigung zur Selbstzundung werden im Stationarbetrieb die massgeblichen Stellgr ossen...
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Im vorliegenden Band 2/2014 berichtet Herr Bach uber die Umsetzung eines neuen Ansatzes zur Steuerung homogenen Tieftemperatur-Zweistoffbrennverfahrens in einem Mehrzylindermotor. Dabei werden zwei fussige Kraftstoffe mit unterschiedlicher Zundwilligkeit erst im Brennraum miteinander gemischt. Am Beispiel von Diesel als zundwilligem Kraftstoff sowie Benzin und E85 als Kraftstoffe mit nur geringer Neigung zur Selbstzundung werden im Stationarbetrieb die massgeblichen Stellgr ossen dieses Zweistoffbrennverfahrens an einem Sechszylinder Nutzfahrzeugdieselmotor identifiziert und deren Auswirkungen auf den Verbrennungsablauf, das Emissionspotential und die mechanische Motorbelastung untersucht. Um ein moglichst genaues Bild des Zweistoffbetriebs an einem Vollmotor zu erhalten, werden umfangreiche thermodynamische Untersuchungen durchgefuhrt und ein sehr grosser Motorkennfeldbereich erschlossen. Des Weiteren wurde zur Kontrolle der Warmefreisetzung eine zylinderdruckbasierte Verbrennungsregelung kombiniert mit einer modellbasierten Vorsteuerung des Verbrennungsschwerpunktes entwickelt. Diese Verbrennungsregelungstrategie ermoglicht es den Motor im Zweistoffbetrieb auch transient zu betreiben. Selbst bei hohen Lasten und Drehzahlen und fur unterschiedliche Primarkraftstoffe kann die Verbrennung zuverlassig uber das energetische Mengenverhaltnis gesteuert werden und es ergeben sich ausserst geringe Russ- und NO_x Emissionen bei gleichzeitig akzeptabler Motorbelastung. Fur die Emissionen unvollstandiger Verbrennung wurde auch eine Dieseloxidationskatalysator als mogliches Abgasnachbehandlungssystem bewertet. Die in dieser Arbeit vorgestellte kombinierte Verbrennung brennraumintern gemischter Kraftstoffe mit unterschiedlichen Zundwilligkeiten und die Art der Verbrennungsregelung stellt ein Brennverfahrenskonzept mit grossem Potenzial zur innermotorischen Einhaltung zukunftiger Abgasgrenzwerte dar. Die bekannten Herausforderungen kinetisch kontrollierter Brennverfahren sind durch die zylinderdruckbasierte Verbrennungsregelung beherrschbar.