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Projekt
Regelung der teilhomogenisierten Verbrennung im Dieselmotor durch vollvariable Einspritzung
Antragsteller
Dr.-Ing. Joachim Beeckmann; Professor Dr.-Ing. Heinz Pitsch
Fachliche Zuordnung
Energieverfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277012063
Die Weiterentwicklung des Premixed Charge Compression Ignition (PCCI)-Dieselbrennverfahrens unter Verwendung optimierungsbasierter Regelung ist das Hauptziel dieses Teilprojekts. Als kontinuierliche Stell- und Regelgröße werden die Einspritzung und der gesamte Brennverlauf genutzt. Um eine Zyklus-zu-Zyklus, idealeierweise auch eine innerzyklische, Regelung etablieren zu können, müssen diese Größen durch physikalisch-basierte, niedrigdimensionale Parametrisierungen beschrieben werden. In der ersten Förderperiode wurden, aus experimentellen Daten für unterschiedliche Mehrfacheinspritzungen, von Einfacheinspritzungen bis hin zum sogenannten alpha-Prozess mit begrenzender Zylinderdruckänderungsrate, quantitative Modelle auf Basis einer Kombination aus unüberwachtem und überwachtem maschinellen Lernen entwickelt. Mit Daten aus TP 6 wurden reaktionskinetische Modelle erarbeitet, die als Grundlage für 3D CFD Simulationen und der reduzierten Modellierung dienen. Um nun die Regelung verschiedener Performanzparameter über einen weiten Lastbereich, auch mit transienten Anteilen, abbilden zu können, wird eine Kombination von Niedertemperaturverbrennung (NTV) und alpha-Prozess angestrebt sowie eine In-Zyklus Regelung etabliert. Grundlage hierfür ist eine schnelle und genaue Modellierung des Einflusses der sehr frühen Wärmefreisetzung auf die Performanzparameter. Die Analyse der Wechselwirkung von NTV und begrenzender Zylinderdruckänderungsrate sowie deren Auswirkung auf die Performanzparameter soll zunächst anhand experimenteller Datenräume durchgeführt werden. Sie bildet das Fundament zur Beschreibung der Zusammenhänge von Einspritzung/Brennverlauf und Brennverlauf/Emissionen mittels semi-physikalischer, reaktionskinetischer Modellansätze. Zur Nutzung in einer echtzeitfähigen Verbrennungsregelung, werden diese entsprechend in eine niedrigdimensionale Parametrisierung gebracht. Hierbei soll die Eindeutigkeit der Druckverlaufsanalyse zur Beschreibung der NTV hinterfragt und das Potential von Ionenstrommessungen als komplementäre oder auch substitutive Größe in der Regelung eingeschätzt werden. Untersucht werden die reaktionskinetischen Zusammenhänge der sehr frühen Zündungsphase, die bei der Niedertemperaturverbrennung durch den zeitlich stark ansteigenden Anteil des chemischen Zündverzugs von großer Bedeutung sind. Kinetische Modelle, die auch die Ionenstrom- und Schadstoffbildungsmechanismen beschreiben, werden für dieses und andere Teilprojekte erstellt und fließen unter anderem in reduzierte Modelle ein. Es werden unterstützend CFD-Simulationen zur Identifizierung und Erklärung von Zusammenhängen eingesetzt sowie Korrelationen oder physikalische Beziehungen abgeleitet. Arbeiten zur detaillierten Kinetik der NTV, der Schadstoffemissionen und der Ionenstromcharakterisierung werden in Zusammenarbeit mit TP6 durchgeführt. Die Validierung der vereinfachten Modelle erfolgt in Kooperation mit TP7 und am eigenen 1-Zylinder Forschungsmotor.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
