Echtzeitsimulation von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren mit Turbolader zur Entwicklung von Motormanagementsystemen

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Im modernen Entwicklungsprozeß von Motormanagementsystemen werden zunehmend Teile der Prüfstands- und Fahrversuche durch Simulationsprüfstände im Labor ersetzt. Hierbei erweist sich speziell die Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulation als leistungsfähiges Werkzeug, mit dem die Untersuchung realer Steuerelektroniken in einer virtuellen Fahrzeug-/Motor-Umgebung ermöglicht wird. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich ausführlich mit dieser Simulationstechnik und zeigt ihre Anwendung im Nutzfahrzeugbereich. Zunächst werden allgemeine Grundlagen der HIL- bzw. Echtzeit-Simulation erörtert. Danach wird ausführlich auf die Modellbildung des Nutzfahrzeug-Antriebsstrangs eingegangen. Es werden hierzu dynamische Modelle für die Teilsysteme Dieselmotor, Abgasturbolader und Fahrzeuglängsdynamik vorgestellt, die auf theoretischen und experimentellen Ansätzen beruhen und im wesentlichen für den Einsatz in der Echtzeitsimulation entwickelt wurden. Als notwendige Maßnahme zur Realisierung der harten Echtzeitbedingung wird eine Parallelisierung des Gesamtmodells vorgenommen, wodurch dessen Berechnung nach dem Prinzip der verteilten Simulation auf einem Mehrprozessorsystem ermöglicht wird. Anhand einer konkreten Applikation wird der Aufbau und die Funktionsweise des entwickelten HIL- Nutzfahrzeugsimulators beschrieben und seine Leistungsfähigkeit unter Beweis gestellt.