CONNECDT
Aufgrund der Abweichung der Treibhausgas- und Schadstoffemissionen unter Labor- und Realbedingungen von Personenfahrzeugen hat die europäische Komission strengere Grenzwerte und das RDE Testverfahren für die Zulassung zukünftiger Fahrzeuge verabschiedet. Daher erhalten neuartige Methoden für die virtuelle Entwicklung und Optimierung von konventionellen und alternativen Antrieben stetig steigende Relevanz.
In diesem Projektvorhaben wird eine Software für die echtzeitfähige Emissionsvorhersage basierend auf detailierter Chemie in einer innovativen Hardware-in-the-Loop Umgebung erarbeitet. Um eine schnelle und genaue Vorhersage von Partikelemissionen zu ermöglichen, wird ein Rußmodell für die tabulierte Chemie entwickelt. Ziel ist dabei, die Emissionsbildung echtzeitfähig unter allen Betriebsbedingungen berechnen zu können. Das Verbrennungsmodell wird eine Co-Simulation zur vollständigen Antriebsstrangsimulation integriert. Hierzu wird die eine Functional-Mockup-Interface Schnittstelle entwickelt. Schließlich werden die Modelle in einer Hardware-in-the-Loop Umgebung mit einem realen Steuergerät in definierten Testfällen validiert.
Zunächst werden die Modelldomäne für den Verbrennungsmotor auf die Verbrennung (Emissionen) im Zylinder und den Luftpfad (restliche Bauteile inkl. der Abgasrückführungen und des Turboladers) aufgeteilt. Die definierten Modellschnittstellen werden in der späteren modelliert und funktional getestet. Gleichzeitig wird derzeit ein Referenzmotor zur Parametrisierung der Verbrennungs- und Luftpfadmodelle gewählt und benötigte Betriebszustände wurden bestimmt. Die Basismodelle werden in der derzeitigen Projektphase parametrisiert. Zur Kommunikation mit den anderen Domänen wird das Schnittstellenstandard, die Functional Mockup-Schnittstelle (FMI) integriert. Um die Kommunikation innerhalb der RDE-Software zu ermöglichen, ist die Functional Mockup-Schnittstelle (FMI) integriert. Die Implementierung von der Hardware-in-the-Loop (HiL) Simulationsumgebung wird am SCALEXIO, HiL-Simulator von der Firma dSPACE erfolgt. Dabei wird die detaillierte Analyse der Echtzeitausführung der neuen LOGE-SW zusammen mit den restlichen Domänen am VKA untersucht, um die robuste und korrekte Ausführbarkeit für die frühzeitige Modellentwicklung zu berücksichtigen. Die LOGE-SW wird dabei direkt in eine Simulink-basierte Umgebung integriert, die am SCALEXIO in Echtzeit ausgeführt wird.
Verschiedene Rahmenwerke, die das Verbrennungsmodell LOGE und den Rest des Antriebsstrangs enthalten, wurden untersucht. Für Model-in-the-Loop (MiL) Anwendungen wurde eine "Zwiebel"-Struktur spezifiziert und untersucht:
- Das LOGE-Verbrennungsmodell wird kalibriert und in eine .dll-Datei kompiliert und in die GT-Power-Umgebung mit integriert.
- Der GT-Power Fast-Running Model (FRM), welches das kompilierte Verbrennungsmodell enthält, wird aus der GT-Suite-Bibliothek in der Simulink-Umgebung ausgeführt, wo der Rest des Luftpfades modelliert wird.
Zur HiL-Anwendung werden zwei Szenarien durchgeführt:
- Das LOGE-SW (Verbrennung) wird als FMI als eine Teildomäne von dem Simulink-basierten Mittelwertmodell von RWTH integriert
- Das LOGE-SW (Verbrennung) wird als FMI als eine Teildomäne von dem Simulink-basierten Mittelwertmodell (ASM) von dSPACE integriert