Eine modellprädiktive Regelung zur holistischen Minimierung dieselmotorischer Emissionen im Realfahrbetrieb

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Moderne Dieselmotoren und Abgasnachbehandlungssysteme bieten eine Vielzahl von Maßnahmen, mit denen die Emissionscharakteristik eines Fahrzeugs gezielt beeinflusst werden kann. Das Emissionsreduktionspotenzial einer jeden Maßnahme hängt von individuellen und veränderlichen Merkmalen, wie dem Beschleunigungsverhalten des Fahrers, dem zurückgelegten Streckenprofil und der routenspezifischen Verkehrssituation ab, wodurch die Entwicklung einer individuell adaptierenden Betriebsstrategie motiviert wird. Schwierigkeiten bei der Ausgestaltung einer derartigen Betriebsstrategie ergeben sich insbesondere durch Zielkonflikte zwischen konkurrierenden Zielgrößen. So führen beispielsweise einige Maßnahmen, die eine Minderung des rohmotorisch ausgestoßenen NOx-Massenstroms bewirken, zu einer Zunahme der
CO2-Emissionen oder der innermotorischen Partikelbildung.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Software-Funktion entwickelt, mit deren Hilfe der Dieselmotor und das Abgasnachbehandlungssystem im Verbund gesteuert werden, um die Emissionscharakteristik eines Fahrzeugs bzw. einer Fahrzeugflotte zu optimieren. Die entwickelte Funktion beinhaltet eine modellprädiktive Regelung, welche die verschiedenen NOx-mindernden Maßnahmen derart koordiniert, dass die emittierte NOx-Masse am Ende eines kontinuierlich voranschreitenden Betrachtungshorizontes stets kleiner als ein definierbarer Schwellwert ist, während die dafür aufzubringende CO2-Masse minimiert wird.