Nachbildung von Aufladesystemen am PKW Dieselmotor

Über den Gaspfad und insbesondere über das Aufladesystem ist eine Optimierung des Instationärbetriebs von PKW-Dieselmotoren möglich. Zur Bewertung des Emissionsverhaltens unterschiedlicher Aufladesysteme und Gaspfadvariabilitäten werden im Rahmen dieser Arbeit Motorversuche an einem 4-Zylinder PKW-Dieselmotor durchgeführt, der an eine hochdynamische Ansaug- und Abgasstrecke angeschlossen ist. Die Sollwerte für Lade- und Abgasgegendruck werden dabei von einem Modell des nachzubildenden Gaspfads in Echtzeit berechnet. Das Modell basiert auf der sogenannten Füll- und Entleermethode. Das Potential eines späten Einlassschlusses und einer deutlich reduzierten Ladelufttemperatur wird für den Versuchsträger mit nachgebildetem VTG-Abgasturbolader im Stationärbetrieb analysiert. Durch eine Verbesserung der AGR-Verträglichkeit erlauben beide Maßnahmen eine gleichzeitige Reduktion der Ruß- und NOx-Emissionen. In Kombination der Maßnahmen können beide Schadstoffkomponenten mehr als halbiert werden. Im Transientbetrieb weist die einstufige Abgasturboaufladung einen deutlich verzögerten Ladedruckaufbau auf. Zur Verbesserung der Dynamik werden sowohl Optimierungen am Abgasturbolader als auch die Bereitstellung zusätzlicher Energie für den Ladedruckaufbau bewertet. Dazu werden ein elektrischer Zusatzverdichter und ein Zusatzverdichter mit elektrisch mechanisch leistungsverzweigten Antrieb betrachtet. Im zweistufigen Betrieb kann mit letztgenanntem System bereits bei geringsten Motordrehzahlen das Nennmoment nach etwas über 1 s bereitgestellt werden.