Teilprojekt 1: Multiskalenregelung des Niedertemperatur-Brennverfahrens GCAI
Am Institut für Regelungstechnik (IRT) der RWTH Aachen werden modellprädiktive Algorithmen zum Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen, in denen die Umsetzung eines homogenen Gemischs durch eine kontrollierte Selbstzündung initiiert wird, entwickelt und untersucht.
Durch die Kombination mit einer internen Abgasrückführung führt die ohne Zündfunkenunterstützung ausgelöste Verbrennung gesamtheitlich zu einer signifikanten Reduktion der Stickoxid-Emissionen sowie zu Effizienz- und somit Verbrauchsvorteilen.
Aufgrund des fehlenden direkten Zündinitiators hängt der Brennbeginn stark vom Gemischzustand ab, weshalb insbesondere regelungstechnische Maßnahmen zur Realisierung eines stabilen Betriebs, auch unter den für motorische Anwendungen typischen, hochtransienten Bedingungen, erfolgsversprechend sind.
Der Fokus in Teilprojekt 1 liegt dabei auf der Kopplung verschiedener Zeitskalen, indem bereits zur Verfügung stehende Messgrößen innerhalb des Verbrennungszyklus für einen innerzyklischen Regeleingriff verwendet werden.
Zudem wird die Kombination von physikalisch motivierten Grundgleichungen mit datengetriebenen Modellanteilen untersucht, um an den realen Versuchsträger angepasste Modelle zu generieren, die sich für die reglerinterne, eingebettete Optimierung im Millisekundenbereich eignen.
Schließlich stellt die explizite Berücksichtigung der signifikanten Prozessvarianz in der modellprädiktiven Regelung einen Forschungsaspekt dar, der einen ausschlaggebenden Beitrag zur Stabilisierung des Prozesses leisten kann.
Ziele in Förderperiode 2
- Ziel 1: Untersuchung von Methoden zur Verbesserung der Prädiktionsgüte der Modelle
- Ziel 2: Erforschung von Methoden zur Erhöhung der Robustheit im transienten Betrieb
- Ziel 3: Experimentelle Erprobung der Multiskalenregelung am Einzylinder-Forschungsmotor
Highlights der Förderperiode 1
- Experimentelle Validierung einer linearen modellprädiktiven Regelung unter Hinzunahme einer Wasserdirekteinspritzung am Einzylinder-Forschungsmotor
- Entwicklung von Regelungskonzepten mit Multiskalencharakter für Niedertemperaturbrennverfahren in motorischen Applikationen
- Optimierungsbasierte Brennverlaufsformung durch Mehrfacheinspritzung am kompressionsgezündeten Vollmotor des IDSC der ETH Zürich*
* In der zweiten Förderperiode werden die Arbeiten bezüglich der teilhomogenisierten Niedertemperaturverbrennung in Teilprojekt 7 fortgeführt
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel
Teilprojektleiter
Rudolf Popp, M. Sc.
Gruppenleiter
Xu Chen, M. Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
