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Ganzheitliche Betrachtung zur Auswahl der Starteinrichtung des Verbrennungsmotors eines Parallel-Hybrids mit Trennkupplung

Fesefeldt, Thomas Frank :
Ganzheitliche Betrachtung zur Auswahl der Starteinrichtung des Verbrennungsmotors eines Parallel-Hybrids mit Trennkupplung.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2010)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Ganzheitliche Betrachtung zur Auswahl der Starteinrichtung des Verbrennungsmotors eines Parallel-Hybrids mit Trennkupplung
Language: German
Abstract:

Diese Arbeit untersucht, mit welcher Starteinrichtung der Verbrennungsmotor in den verschiedenen Fahrzuständen eines Parallel-Hybrids mit Trennkupplung zwischen Motor und E-Maschine bestmöglich hinzugeschaltet werden kann. Zunächst werden die möglichen Starteinrichtungen vorgestellt und diskutiert. Zwei wesentliche Startarten werden dabei eingeführt, die den Kern der Dissertation von Dipl.-Ing. Sören Müller und der vorliegenden Arbeit bilden: (a) Der Quick Start (QS) mittels starterunterstützten Direktstarts und (b) Der Hybrid Start (HS) mittels kurbelwellenintegrierten E-Motors. Diese Arbeit behandelt die durchgeführten Untersuchungen zum Quick Start. Begleitet werden die Startversuche am Motorenprüfstand durch ein volldynamisches, semi-empirisches, physikalisch basiertes Simulationsmodell, das speziell für den Startvorgang des untersuchten Motors entwickelt wurde. Es wird gezeigt, dass sich Vorteile bezüglich der Startdauer und des Energiebedarfs ergeben, wenn bereits in den ersten Kompressionstakt nach dem Losbrechen des Motors eingespritzt und gezündet wird und der Anlasser den Motorhochlauf nur bis zur ersten Zündung unterstützt. Die Vorraussetzungen einen solchen QS reproduzierbar und robust durchführen zu können, werden von einer Motorauslaufstrategie mit Hilfe der Drosselklappe geschaffen. Die Ergebnisse der Analysen zum QS und HS werden in einem Vergleich der Startarten zusammengefasst, der auch eine umfassende Startenergiebetrachtung enthält. Die Bewertungskriterien, die für die Auswahl der Starteinrichtung aufgestellt worden sind, gliedern sich in die Kategorien Fahrtwunscherfüllung, Komfort, Robustheit, Aufwand und Emissionen. Daraus wird als Ergebnis formuliert, dass insbesondere die Startdauer und der Startkomfort für den HS sprechen. Ob diese Vorteile aber den deutlich höheren Aufwand bzgl. Entwicklung, Kosten und Bauraum aufwiegen, kann nicht pauschal beantwortet werden. In allen Kategorien ist der QS zumindest konkurrenzfähig, wobei die Lebensdauer des Starters für den Betrieb in einem Parallel-Hybrid abgesichert werden muss.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
This work analyzes which starting device the combustion engine is best restarted with in any of the possible drive states of a hybrid powertrain layout with a disconnecting clutch between the engine and the electric motor. At first, all technically feasible starting devices are presented and discussed. Two starting procedures are therewith introduced that form the core of the accompanying dissertation of Dipl.-Ing. Sören Müller and this thesis: (a) The Quick Start (QS) which is a form of a starter initiated direct start and (b) The Hybrid Start (HS) with a crankshaft integrated electric motor. This paper covers the research carried out on the Quick Start. The start experiments performed at the test bed have been backed up by the development of a fully dynamic, semi-empiric, physically based simulation model that has been especially designed for the re-start. It is shown that start duration and energy consumption benefit from injecting fuel in the first compression stroke after break-away and disabling the starter right after the first ignition. The conditions to perform such a Quick Start reproducible and robust are provided by a special engine coast down strategy using the throttle valve. The results of the analysis on QS and HS are summarized in a comparison of the start procedures which also includes a thorough investigation of the different energy demands. The evaluation criterions for the selection of the starting device are classified into the following categories: Drive-away performance, comfort, robustness, costs, and emissions. The conclusion states that the start duration and the re-start comfort are particularly better with the HS. A blanket answer cannot be given, if those advantages over the QS counterweigh the considerably higher costs regarding development, expenses, and installation space. In each category the QS is at least competitive, whereas the durability of the starter motor in a hybrid powertrain has to be ensured for lifetime.English
Uncontrolled Keywords: Quick Start, Hybrid Start, Parallel-Hybrid, Hybrid, Trennkupplung, Direktstart, Start, Parallel, P2-Hybrid, P2, Simulation, Starteinrichtung, ISG, RSG, Starter, Anlasser, starterunterstützter, EM, E-Maschine, Motorauslauf, Drosselklappe, Motorenprüfstand, Motorprüfstand, Startenergie, Energiebedarf
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Quick Start, Hybrid Start, Parallel-Hybrid, Hybrid, Trennkupplung, Direktstart, Start, Parallel, P2-Hybrid, P2, Simulation, Starteinrichtung, ISG, RSG, Starter, Anlasser, starterunterstützter, EM, E-Maschine, Motorauslauf, Drosselklappe, Motorenprüfstand, Motorprüfstand, Startenergie, EnergiebedarfGerman
Quick Start, Hybrid Start, Parallel-Hybrid, hybrid, disconnecting, clutch, direct, start, parallel, P2-Hybrid, P2, simulation, starting device, ISG, starter, alternator, EM, electric, motor, coast down, throttle, test bed, energieEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Maschinenbau > Verbrennungskraftmaschinen
Date Deposited: 19 Feb 2010 13:03
Last Modified: 07 Dec 2012 11:56
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-20578
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Hohenberg, Professor Günter and Rinderknecht, Professor Stephan
Refereed: 27 January 2010
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2057
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