Hardware in the Loop Wie sich große Verbrennungsmotoren in Echtzeit simulieren lassen

Bei der Simulation von Verbrennungsmotoren werden Modellgenauigkeit und Echtzeitfähigkeit immer wichtiger. Dabei unterliegt die Echtzeitsimulation den zeitlich engen Vorgaben der Zylindertaktung. Wie sich die thermodynamische Simulation auch großer Dieselmotoren mithilfe der HiL-Plattform NovaSim realisieren lässt, zeigt das Beispiel der MAN Nutzfahrzeuge AG. Dort wird ein Multiprozessorsystem mit vier Prozessoren in Verbindung mit einem thermodynamischen Simulationsmodell verwendet.

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MicroConsult Academy GmbH

ET System electronic GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

MicroNova AG

Die MAN Nutzfahrzeuge AG genießt als Hersteller von Dieselmotoren einen hervorragenden Ruf. Die Angebotspalette erstreckt sich von 6-Zylinder-Lkw-Motoren bis hin zu Raum füllenden 12-Zylinder-Schiffsmotoren. Für die Steuergeräteentwicklung ist eine realistische Simulation des Motorverhaltens erforderlich. Bisher übliche Kennfeld basierte Mittelwertmodelle können ohne übermäßig hohen Parametrieraufwand nicht alle benötigten Effekte abbilden.

Leistungsfähige Ablaufumgebung für die Thermosimulation in Echtzeit

Ein echtzeitfähiges thermodynamisches Motormodell ermöglicht bei MAN die erforderlichen hohen Genauigkeiten. Die skalierbare Echtzeitplattform NovaSim der MicroNova AG stellt dabei eine leistungsfähige Ablaufumgebung für diese Anforderungen zur Verfügung.

Bild 1 zeigt einen typischen zu simulierenden Motor. Für höhere Zylinderzahlen kommen zwei baugleiche Steuergeräte zum Einsatz. Das eingesetzte HiL-System ist in der Lage, die große Anzahl von mehreren 100 I/Os in Echtzeit zu behandeln.

Skalierbare Echtzeitplattform für kleine und große Aufgaben

NovaSim deckt den Bereich vom einfachen Stimulanten bis hin zu verteilten Mehrprozessorsystemen mit verteilter I/O ab.

Die so erzielbaren Eigenschaften sind:

• I/O-Pin-Anzahl bis hin zu mehreren tausend I/O’s,
• Rechenleistung vom Power-PC bis hin zu gekoppelten, verteilten Echtzeitsystemen mit jeweils bis zu 16 Prozessoren,
• Einsatzbereich von der Stimulation bis hin zum Betrieb von verteilten, hochleistungsfähigen HiL-Modellen,
• System ohne Lasten bis hin zu hochgenauer Simulation von realen Lasten wie z.B. Hochdruck-Magnet-Injektoren.

Einen Überblick über die Skalierungsmöglichkeiten der NovaSim-Plattform zeigt Bild 2.

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