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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Bretthauer, Georg

12 Issues per year


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2196-677X
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Volume 64, Issue 5 (May 2016)

Issues

Modellbasierte Regelung einer zweistufigen Abgasturboaufladung für einen Ottomotor

Modelbased control of a two-stage turbocharged airpath for a gasoline engine

Dennis Ritter / Norman Liberda / Dirk Abel / Thivaharan Albin
Published Online: 2016-05-03 | DOI: https://doi.org/10.1515/auto-2016-0026

Zusammenfassung

Zur Wirkungsgradsteigerung von Verbrennungsmotoren spielen verbesserte Luftpfadkonzepte eine Schlüsselrolle. Insbesondere für Ottomotoren stellt das Konzept der zweistufigen Abgasturboaufladung eine vielversprechende Technologie dar. In diesem Beitrag wird die Regelung eines solchen Luftpfadkonzeptes untersucht. Dabei handelt es sich um einen Modellbasierten Prädiktiven Regelungsansatz, der in der Lage ist, den Mehrgrößencharakter des Regelungsproblems zu handhaben, die inhärente Totzeit des Systems zu kompensieren und Limitierungen für die Drehzahlen der beiden Turboladerstufen zu berücksichtigen. Desweiteren wird der Applikationsaufwand zur Parametrierung der Regelung verringert. Das untersuchte Regelungskonzept wurde für ein Versuchsfahrzeug mit dem beschriebenen Aufladekonzept auf einem Prototypen-Steuergerät implementiert und auf einem Abgasrollenprüfstand validiert.

Abstract

For increasing the efficiency of combustion engines new airpath concepts with increased complexity are viable. In case of gasoline engines one promising technology is two-stage turbocharging. The closed-loop control of such an airpath concept is investigated in this paper. In particular a modelbased predictive control approach is proposed. It reveals the advantage of taking the multiple input process behaviour into account, compensation for the arising deadtime and respecting the turbocharger speed limits, with low demands on the calibration effort. For validation the proposed control algorithm was implemented on a prototyping electronic control unit and tested in a vehicle. In the present paper the results of the vehicle experiments, conducted on a chassis dynamometer, are demonstrated.

Schlagwörter: Modellbasierte Prädiktive Regelung; zweistufige Abgasturboaufladung; Verbrenungsmotorenregelung

Keywords: Model predictive control; two-stage turbocharged airpath; internal combustion engine control

About the article

Dennis Ritter

Dennis Ritter ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Regelungstechnik an der RWTH Aachen University innerhalb der Arbeitsgruppe Combustion.

RWTH Aachen University, Institut für Regelungstechnik, Steinbachstr. 54, 52074 Aachen, Tel.: +49 241 8027480

Norman Liberda

Norman Liberda ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen an der RWTH Aachen University.

RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen, Forckenbeckstr. 4, 52074 Aachen, Tel.: +49 241 8048015

Dirk Abel

Dirk Abel ist Institutsleiter des Instituts für Regelungstechnik an der RWTH Aachen University.

RWTH Aachen University, Institut für Regelungstechnik, Steinbachstr. 54, 52074 Aachen, Tel.: +49 241 8027501

Thivaharan Albin

Thivaharan Albin ist Oberingenieur am Institut für Regelungstechnik an der RWTH Aachen University.

RWTH Aachen University, Institut für Regelungstechnik, Steinbachstr. 54, 52074 Aachen, Tel.: +49 241 8027481


Accepted: 2016-04-18

Received: 2016-02-15

Published Online: 2016-05-03

Published in Print: 2016-05-28


Citation Information: at - Automatisierungstechnik, ISSN (Online) 2196-677X, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1515/auto-2016-0026.

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