Sebastian Zahn, Home

Dr.-Ing. Sebastian Zahn

Arbeitsgebiet(e)

  • Dynamische Modellbildung und HiL-Simulation von Verbrennungsmotoren

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Aufgaben am IAT

  • Organisation und Betreuung des Projektseminars Mechatronik.
  • Betreuung des Laborversuches Speicherprogrammierbare Steuerung einer Verkehrsampel.

Forschungsthema

Die immer strengere Emissionsgesetzgebung für Kraftfahrzeuge und die steigenden Anforderungen an das Verbrauchs- und Leistungsverhalten sowie den Komfort von Verbrennungsmotoren haben die Anzahl von Mess- und Stellgrößen und damit einhergehend die Komplexität der Steuer-, Regel- und Diagnosefunktionen in Motorsteuergeräten stetig anwachsen lassen. Dieser Trend wird sich auch in Zukunft fortsetzen. Zur Erfüllung zukünftiger Abgasgrenzwerte ist eine Kombination von Abgasnachbehandlungssystemen und innermotorischen Maßnahmen notwendig. Zu den letzteren gehören die Verbrennungsregelung auf der Basis von Brennraumdrucksensoren und variable Ventiltriebe.

Mit der steigenden Komplexität moderner Verbrennungsmotoren wächst auch der Vermessungs- und Applikationsaufwand. Aktuell sind etwa 1000 Kennlinien und Kennfelder im Steuergerät zu bedaten. Die Applikation benötigt etwa 30 bis 50 Mann-Monate. Um Prüfstands- und Entwicklungszeiten zu reduzieren, werden zunehmend modell- und simulationsbasierte Methoden eingesetzt und in den Entwicklungsprozess für Steuergerätesoftware integriert. Die Hardware-in-the-Loop (HiL) Simulation, die Gegenstand dieses Forschungsprojektes ist, hat sich dabei als Standard für den Test von Steuergeräten oder deren Prototypen etabliert.

HiL-Systeme für die Steuergeräteentwicklung und den Steuergerätetest setzen ein echtzeitfähiges Modell des in Entwicklung befindlichen Motors voraus. Bisher kommen für diesen Anwendungsfall sogenannte Mittelwertmodelle zum Einsatz, die das zyklische Verhalten des Motors vernachlässigen und nur über ein Arbeitsspiel gemittelte Größen berechnen. Zum Test zukünftiger Steuergeräte für Motoren mit Zylinderdruckindizierung und/oder variablen Ventilsteuerungen reichen diese Mittelwertmodelle nicht mehr aus. Hier ist die kurbelwinkelsynchrone Nachbildung des Zylinderdruckes bzw. des Luftmassenstromes durch die Ein- und Auslassventile notwendig.

Ziel des Projektes ist der Entwurf eines HiL-Testsystems, welches den Anforderungen zukünftiger Motorsteuergeräte Rechnung trägt.

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