Bewertung von Aufladestrategien zur Nutzung von AGR im Hochlastbereich eines Pkw-Dieselmotors
Marcel Müller
In dieser Arbeit werden hochlastige Betriebsbereiche bis zur Volllast eines Hochleistungs-Pkw-Dieselmotors betrachtet, um die Auswirkungen der Abgasrückführung auf Stickoxidemissionen, Kraftstoffverbrauch und Leistung sowie auf das Aufladesystem zu bewerten. Die Untersuchungen wurden mittels Motorprüfstand mit variabler Ansaug- und Abgasstrecke, einem frei programmierbares Steuergerät sowie einem Rapid-Prototyping-System zur Abbildung echtzeitfähiger Modelle durchgeführt.
Die Anhebung der AGR-Rate im Hochlastbereich bewirkt in erster Linie in allen Kennfeldbereichen des Verbrennungsmotors eine Absenkung der Stickoxidemissionen im Brennraum. Eine negative Auswirkung hoher AGR-Raten in niedrigen Drehzahlbereichen bzw. an der Volllast des Motors ist, dass die Leistung aufgrund einer definierten Rauchbegrenzung und dem maximalen Ladedruck durch das Aufladesystem begrenzt ist. Um dem entgegenzuwirken, wird zunächst unabhängig eines Aufladekonzeptes der Ladedruck mittels der Variabilität des Motorprüfstands erhöht, sodass eine AGR-Raten-Erhöhung bei einem konstanten Luftverhältnis realisiert werden kann. Die Vorteile dieser Ladedruckanhebung in Kombination mit der AGR sind niedrige Stickoxidemissionen und eine konstante Leistung im stationären Betriebspunkt. Die Versuche zeigen Potenziale zur Betriebsoptimierung bis hin zur Motorvolllast auf.
Abschließend wurden die Anforderungen der Ladedruckanhebung auf verschiede Aufladesysteme übertragen. Gegenstand der Untersuchungen war eine zweistufige Aufladung und eine Registeraufladung mit einem zusätzlich elektrisch angetriebenen Verdichter.
