TU Graz Automotive Elektronik Herausforderungen an automotive Steuerungen der Zukunft. Dr. Eduard Unger AVL List GmbH

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1 TU Graz Automotive Elektronik Herausforderungen an automotive Steuerungen der Zukunft Dr. Eduard Unger AVL List GmbH

2 Das Unternehmen AVL Powertrain Systems Passenger Car Powertrain Systems Commercial Powertrain Systems Large Engines Instrumentation and Test Systems Test Bed Engine Instrumentation Emissions Testing AVL ist das weltweit größte private und unabhängige Unternehmen für die Entwicklung von Antriebssystemen mit Verbrennungsmotoren und Mess- und Prüfsystemen. Advanced Simulation Technologies Chassis and Engine Dynamometer

3 Inhalt 1. Markttreiber für die Motorenentwicklung 2. Trends Ottomotoren 3. Hybridantriebe 4. Elektroantriebe 5. AVL Steuergerät (AVL RPEMS)

4 US / Kalifornische Emissions Grenzwerte fürf Otto- und Dieselmotoren (FTP 75) NOx [g/meile] 0,4 0,3 0,2 0,1 ULEV (10 Jahre, m ) Die künftigen Abgasgrenzwerte sind eine enorme Herausforderung speziell hinsichtlich: TLEV Tier 1 - absolut niedrigem Grenzwertniveau - Langzeitstabilität t (On-Board Diagnose) LEV 0 SULEV (15 Jahre, Meilen) 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Tier2 Bin5 NMOG [g/meile]

5 CO 2 - Emissionen in Europa Status and erwartete Zielwerte CO2-Emission [g/km] Benzin Flotten Verbrauch 180 Diesel dzt.. Stagnation in Hinblick auf Zielwerterreichung Wie können wir den Turnaround schaffen? ACEA Selbstbeschränkung 07/ % Flotten Verbrauch 140 [g/km]? 120 [g/km]? Jahr Quellen: 5 th /6 th Fifth annual Communication on the effectiveness of the strategy (SEC(2005) 826) /* KOM/2005/0269 endg. */ Values: Unoffical sources.

6 Verschiedene Ottomotoren-Technologien werden zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs eingesetzt PFI GDI Saugrohr- einspritzung Benzin Direkt- einspritzung Variable Ladungs- Bewegung Variable Ventiltriebe Mechanische / Turbo-Aufladung GDI Homogen λ=1 GDI geschichtet λ>1 Homog.. Selbstzündung (HCCI) Gaswechsel Verluste Thermischer Wirkungsgrad Mechanische Verluste Downsizing Zylinder Abschaltung Getriebekonzepte, Hybridisierung

7 Benzin Direkteinspritzung für f r homogene Selbstzündung Variable Ladungs- Bewegung PFI Variable Ventiltriebe Kann die kontrollierte Selbstzündung die Schwierigkeiten bei der mageren Abgasnachbehandlung lösen? Mechanische / Turbo-Aufladung GDI GDI Homogen λ=1 GDI geschichtet λ>1 Homog.. Selbstzündung (HCCI) Benzin Direkt- einspritzung

8 Verbrennungskonzept AVL-CSI (Compression and Spark Ignition) Elektro-hydraulisches Regelventil Konventionelle Zündkerze Einlaßphasenschieber EHVA Schalttasse Kolben Direkteinspritzung

9 Zylinderdruck geführte Motorsteuerung Zylinderdruck Signale CAN Endstufen Zylinderdruck Auswertung Applikationssystem INCA-PC Codegenerierung ASCET-SD AVL RPEMS Aktuator Signale Sensor Signale

10 Hardware Concept AVL Development Engine Controller - AVL-RPEMS Future TM Presentation Title or Purpose

11 AVL RPREMS NG GASOLINE TORQUE BASED SYSTEM APPROACH LEAD PROJECT TURBO CHARGED DI ENGINE Main Goals - development of system and application SW for in vehicle operation of gasoline engines - basic driveability functions - set up of a base program level for custom specific adaptation - gasoline Demo vehicle with complete AVL SW available

12 Gasoline System Overview AVL RPEMS NG GASOLINE EMS Overview

13 Turbohybrid Powertrain Concept Stage 1 1,6L GDI-tc e-motor Module MT 6-Speed series not not activated activated Power Electronics ECU HS-CAN 12V PR-CAN Hybridcontroller DLC Double Layer Capacitors Voltage: 388V Capacity: 4,8 F Energy hub: 334 kj

14 Turbohybrid High Power Network & Comm. Structure 380V

15 AVL Electric Vehicle and Range Extender VEHICLE SPECIFICATIONS Standard small vehicle Performance Maximum Speed [km/h] 130 Pure el. Range [km] ~ 30 Acceleration [0-60 km/h 6.0 sec in sec] Occupants 4 (payload equal to Mini) Powertrain Range 18 kw Rotary Engine, 15 kw extender Electric Motor 1 central engine Electric rpm Motor (peak rpm) HV Battery Li-Io Packs Weight Weight [kg] < 1300

16 AVL Range Extender Single-Piston Rotary Engine 254 ccm Displacement 5000 rpm Engine Speed 260 g/kwh Specific Fuel Consumption 15 kw at VDC Electric Output Performance Integrated Cooling System Integrated AVL RP ECU CAN bus Communication 65 dba Sound Emission 65 kg (29 kg) System Weight (Core Module)