Gesamthafter Ansatz für einen Dezidierten Hybridantrieb – Thermodynamik, Thermomanagement und Regelung

Autoren

Dr. P. Kapus, Dipl.-Ing. L. Leonhartsberger, Dipl.-Ing. (FH) F. Hoelbling, A. Eckart MSc, Dr. A. Huss, AVL List GmbH, Graz:

Jahr

2023

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Kommende, immer strenger werdende Limits für klimaschädliche Gase und Schadstoffemissionen erfordern eine Elektrifizierung des Antriebsstranges für alle Fahrzeuge. Herausfordernde Ziele für Fahrzeugeffizienz erhöhen die Anforderungen an die Effizienz des Verbrennungsmotors in hybriden Antriebssträngen. Die nächste Generation von Hybridmotoren mit Wirkungsgradzielen bis zu 45% (eff. Wirkungsgrad) erfordert ein Überdenken der Motorthermodynamik, des Thermalmanagements und der Regelung des gesamten Fahrzeuges. Dieser Beitrag beschreibt die Entwicklung eines dezidierten Hybridmotors (DHE) mit 45% maximalem effektivem Wirkungsgrad und seine Integration in einen seriell / parallelen Antriebsstrang in einem SUV-Demofahrzeug. Ein Motor mit einem sehr hohen Wirkungsgrad erfordert ein sehr hohes Verdichtungsverhältnis – in diesem Fall 16,5:1. Um Klopfen unter Kontrolle zu halten wird ein Verbrennungsmoderator benötigt – in diesem Fall gekühlte Niederdruck AGR. Ein neues Brennverfahren mit 3 Zündkerzen erlaubt stabile Verbrennung bei sehr hohen AGR-Raten. Ein Thermalmanagementsystem für Motor und Fahrzeug stellt stabilen Betrieb bei höchsten und niedrigsten Umgebungstemperaturen sicher. Dieses beinhaltet regelbare Kühlkreisläufe für AGR und Ladeluft, eine spezifische Zufuhr der AGR zum Verdichter, die Kondensat an den Verdichterschaufeln vermeidet, sowie eine Entkopplung des Motorraumes von der Umgebung durch Isolation und Grilljalousien. Um den gewünschten hohen Wirkungsgrad auch im Fahrzeug unter allen Betriebsbedingungen zu erreichen wird eine neuartige Verbrennungsregelung eingesetzt, die ausschließlich am Motor vorhandene Sensoren verwendet. Die Aufladung erfolgt mittels eines elektrisch unterstützten Turboladers, der sowohl präzise Ladedruckregelung als auch Sekundärluft während des Katheizens zur Verteilung der Wärme des elektrisch beheizten Katalysators auf das restliche Abgasnachbehandlungssystem bereitstellt. Eine spezielle Stadtgrenzenerkennung erlaubt rein elektrisches Fahren ohne Zutun des Fahrers in Innenstädten als Schritt hin zum „Connected Powertrain“.

ISBN

978-3-9504969-2-5