Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das IVC-System (IVC – Innovative Valve Control) erlaubt als vollvariable, elektromechanische Ventilsteuerung f\u00fcr Ottomotoren die Nutzung erheblicher, bisher ungenutzter Effizienzpotenziale des ottomotorischen Energiewandlungsprozesses und damit die Schonung der begrenzten fossilen Energieressourcen. Ziele des Projektes sind eine weitere Reduktion des systeminternen Energiebedarfs, die Realisierung des f\u00fcr die Motorsteuerung g\u00fcnstigen Ventilteilhubs sowie die Sicherstellung der Dauerfestigkeit der mechanischen Komponenten. Erg\u00e4nzender Schwerpunkt der Arbeiten ist die Regelung des Systems mit einem kosteng\u00fcnstigen Sensor.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung des IVC-Systems umfasst den mechanischen Aufbau des Systems einschlie\u00dflich der Erprobung der Dauerfestigkeit des neuartigen Systems zur mechanischen Fixierung, die Erstellung ei-nes Simulationsmodells, das eine detailgetreue Abbildung der Realit\u00e4t gew\u00e4hrleistet, die Reglerentwicklung mit Schwerpunkt auf Robustheit, Steuerzeitengenauigkeit und befriedigendem Ger\u00e4uschverhalten sowie die Entwicklung eines motortauglichen Positionssensors, der die erforderliche Aufl\u00f6sung f\u00fcr eine effektive Positionsreglung gew\u00e4hrleistet.
\nDazu wurden die Arbeiten in insgesamt 8 Arbeitspakete gegliedert. Im AP Modellidentifikation und Modellentwicklung wurden die Grundlagen f\u00fcr den CAE-Prozess des Projektes gelegt. Darauf aufbauend sollten in den AP Entwicklung alternativer Reglerans\u00e4tze sowie Reglerentwicklung und Erprobung die regelungstechnischen Ziele umgesetzt werden. Parallel dazu wurde in den AP Aktuatorentwicklung ohne und mit mechanischer Fixierung die neue Aktuatorik der 2. Generation in einem inkrementellem CAD-Prozess entworfen und gefertigt. In dem AP Ansteuerelektronik und Sensorentwicklung sollte die Leistungshardware und Sensorelektronik konzipiert, entworfen und gefertigt werden. Das durchg\u00e4ngige AP Aktuatorerprobung und Analyse beinhaltete die Durchf\u00fchrung von Dauererprobungen an Aktuatortypen verschiedener Entwicklungsstufen am Pr\u00fcfstand.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes zur Entwicklung des IVC-Systems wurden folgende Aufgabenstellungen erfolgreich bearbeitet:
\n\u00b7\tdie Konstruktion des mechanischen Aufbaus des Systems einschlie\u00dflich der Erprobung der Dauerfestigkeit des neuartigen Systems mit und ohne mechanische Fixierung,
\n\u00b7\tdie komplette Identifikation der Parameter des Simulationsmodells einschlie\u00dflich der Verfeinerung der Modellstruktur mit dem Ziel, eine detailgetreue Abbildung der Realit\u00e4t zu erreichen,
\n\u00b7\tdie Weiterentwicklung der Ansteuerelektronik in Hinblick auf Reduzierung der Verluste, EMV-St\u00f6rungen und Verringerung der Baugr\u00f6\u00dfe,
\n\u00b7\tdie Reglerentwicklung und -erprobung mit Schwerpunkt auf Robustheit, Steuerzeitengenauigkeit und befriedigendes Ger\u00e4uschverhalten sowie die Realisierung des Teilventilhubes und des elektronischen Spielausgleiches,
\n\u00b7\tdie Entwicklung eines motortauglichen Positionssensors, der eine robuste Reglung am Motor gew\u00e4hrleistet.
\nDas Projekt leistete einen wichtigen Beitrag auf dem Weg zum Nachweis der Entwicklungsreife des Gesamtsystems als Entscheidungsgrundlage f\u00fcr eine Produktentwicklung im gr\u00f6\u00dferen Umfang. Dazu wurde anhand erster Prototypen am Funktionspr\u00fcfstand nachgewiesen, dass der Motorbetrieb als Voraussetzung f\u00fcr thermodynamische Untersuchungen zur Best\u00e4tigung der Effizienzpotenziale m\u00f6glich ist und eine f\u00fcr die Motoruntersuchungen ausreichende Haltbarkeit erreicht.
\nIm Juli 2002 wurde eine Machbarkeitsstudie zum Einzelventiltrieb (Meilenstein 1) vorgestellt. Im Dezember 2002 konnte die Regelbarkeit am Einzelventiltrieb (1\/2 Twin) mit Einsatz eines Triangulationslasersensors (Meilenstein 2) best\u00e4tigt werden. Im April 2003 konnte der Nachweis der Dauerhaltbarkeit des mechanischen Aufbaus \u00fcber eine Laufzeit von 20 Millionen Zyklen (Meilenstein 3) erbracht werden. Im Oktober 2003 konnte abschlie\u00dfend die Regelbarkeit am Twin-Aktuator mit einem hochwertigen Sensor im winkelsynchronen Betrieb (Meilenstein 4) best\u00e4tigt werden. Damit wurde das Projekt insgesamt erfolgreich abgeschlossen.
\nDie Arbeiten zum Erreichen der Dauerhaltbarkeit auf Lebensdauer, zur Entwicklung eines motortauglichen Sensors mit ausreichender Aufl\u00f6sung sowie zur Motorapplikation des Reglers werden \u00fcber das Projekt hinaus weiter fortgef\u00fchrt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zur Pr\u00e4sentation der Ergebnisse ist die Beteiligung an Fachkongressen zur Thematik des vollvariablen elektromechanischen Ventiltriebs vorgesehen. Dar\u00fcber hinaus werden die Ergebnisse in die Firmenpr\u00e4sentation unter anderem auch im Internet (www.lsp-ias.de) eingearbeitet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Bei der Aktuatorentwicklung stellte die Realisierung der mechanischen Fixierung die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung dar. Nachdem an einer ersten Baustufe die Funktion dargestellt werden konnte, war eine v\u00f6lli-ge Neukonstruktion erforderlich (Baustufe 2), um die erforderliche Festigkeit zu erreichen, mit der ein Motorbetrieb sicher gestellt werden konnte. Trotz der gro\u00dfen Entwicklungsschritte konnte in einem Zeitraum von 17 Monaten ein Twin-Aktuator entwickelt werden, in dem die mechanische Fixierung integriert werden konnte. Zudem wurde der Nachweis einer vom Kunden als Voraussetzung f\u00fcr die Motorerprobung geforderten mechanischen Dauerhaltbarkeit erbracht. Die vor Durchf\u00fchrung des Projektes erreich-te Modellierungstiefe war nicht ausreichend, um einen robusten Regler zu implementieren. Der Schwerpunkt der Arbeiten war daher die Verfeinerung der Modellierung, insbesondere des Magnetsystems, um eine m\u00f6glichst genaue Abbildung der Realit\u00e4t zu erreichen. Des Weiteren wurden verbesserte Regelungskonzepte entwickelt und implementiert, die als zielf\u00fchrend beurteilt werden konnten. Zudem wurde ein motortauglicher am Aktuator applizierbarer kosteng\u00fcnstiger Positionssensor entwickelt. Die im Pro-jekt definierten Meilensteine wurden mit geringer zeitlicher Verz\u00f6gerung fast vollst\u00e4ndig erreicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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