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About this book

Die Motorbetriebstemperatur hat einen wesentlichen Einfluss auf die Brennraumwandtemperatur, auf das Brennverfahren und damit auch auf die Entstehung der Stickstoffmonoxidemissionen. Massimiliano Sosio veranschaulicht, wie die NO-Emissionsmodelle diesen Temperatureinfluss beachten müssen, um die instationären NO-Emissionen während hochdynamischer Lastwechsel korrekt darstellen zu können. Er führt dies mithilfe von Emissionsmessungen mit sehr schnellen Abgasemissionsmessgeräten am Motorprüfstand während instationärer Vorgänge an einem PKW-Dieselmotor durch. Diese Betrachtung ist von hohem Wert für die heutige Auslegung von Motorbetriebsstrategien im Hybridverbund: Daher werden auch Trade-Off-Performance vs. Rohemissionen und SOI vs. Rohemissionen dargestellt.

​Der Autor:

Massimiliano Sosio ist Entwicklungsingenieur bei einem mittelständischen Automobilzulieferer. Er promovierte am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart.

Table of Contents

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Der Dieselmotor erlangte dank der Entwicklung moderner und effizienter Einspritz-, Auflade und Abgasnachbehandlungssysteme große Popularität und lag noch im Jahr 2017 bei den EU-Verkaufszahlen auf einem ähnlichen Niveau wie der Ottomotor. Im Jahr 2018 fiel die Nachfrage für Diesel-Fahrzeuge europaweit als Folge des Diesel-Skandals drastisch ab. Aufgrund der darauf folgenden beziehungsweise angedrohten Innenstadt-Fahrverbote sank in Deutschland der Verkauf von Diesel-PKW erstmals unter 20 Prozent der gesamten Neuzulassungen.
Massimiliano Sosio

Kapitel 2. Theoretische Grundlagen

Zusammenfassung
Der Dieselmotor weist auf der Emissionsseite, wegen seiner typischen inhomogenen Verbrennung, einen sehr hohen Partikel-Ausstoß und, wegen des mageren Betriebs und der trotzdem hohen lokalen Brennraumtemperaturen, einen inakzeptabel hohen Stickstoffoxid-Ausstoß auf. Natürlich finden sich neben diesen beiden auch weitere Schadstoffkomponenten in den Diesel-Abgasen. Die nächsten Kapitel werden sich hauptsächlich auf die Randbedingungen und Ursachen der Entstehung der PM- und NOx-Emissionen fokussieren.
Massimiliano Sosio

Kapitel 3. Stand der Technik

Zusammenfassung
Das folgende Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik. Da eine umfassende Behandlung sämtlicher bereits getätigter Forschungen im thematischen Umfeld dieser Arbeit niemals vollständig sein kann, findet im Folgenden eine Konzentration auf die aus Sicht des Autors relevanten Themenfelder und Schriften statt.
Massimiliano Sosio

Kapitel 4. Versuchsaufbau

Zusammenfassung
Die Prüfstandversuche wurden an einem hochdynamischen Motorprüfstand des Instituts für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart durchgeführt, der mit einer Asynchronmaschine der Firma AVL List GmbH, Typ APA 302/EU, ausgerüstet ist. Diese kann bis zu einer Nennleistung von 325 kW, mit einer maximalen Drehzahl von 10.000 min-1 und einem maximalen Drehmoment von 700 Nm betrieben werden. Der Prüfstand war mit einem PUMA-Automatisierungssystem der Firma AVL List GmbH ausgerüstet.
Massimiliano Sosio

Kapitel 5. Stationäre Emissionsmessung

Zusammenfassung
Der für die Messung der Partikelkonzentration eingesetzte Micro-Soot-Sensor der Firma AVL List GmbH, der auch eine direkte Messung im Abgasstrang ermöglicht, besitzt für diesen Zweck eine Verdünnungseinheit, die für eine Anwendung mit hohem Abgasgegendruck ausgelegt ist. Von der AVL List GmbH wurde eine schräg geschnittene Leitung mit einem Innendurchmesser von 8 mm vorgesehen, die im Abgas senkrecht zum Gegenstrom und mit der Öffnung des Schnittes gegen Stromrichtung positioniert werden muss. Dies wird hauptsächlich gefordert, um soviel Abgas wie möglich entnehmen zu können, sodass auch die trägsten Partikel abgefangen werden.
Massimiliano Sosio

Kapitel 6. Instationäre Emissionsmessung

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden spezielle Messungen im instationären Bereich dargestellt.
Massimiliano Sosio

Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

Zusammenfassung
Der Anlass zu dieser Arbeit war, die instationären Motorbetriebsbedingungen eines turboaufgeladenen Dieselmotors zu untersuchen, bei denen die existierenden phänomenologischen Emissionsmodelle den direkten Einfluss der Brennraumwandtemperatur auf die Stickstoffoxidemissionen nicht genau abbilden können. Der instationäre Betrieb eines Dieselmotors wurde mittels mehrerer Motorprüfstandsmessungen untersucht, bzw. der Motor und die Ruß- und NO-Emissionen instationärer Vorgänge wurden kurbelwinkelaufgelöst indiziert und gemessen, sodass die Ausstöße dieser zwei Abgaskomponenten in der transienten Anwendung genauer verstanden und in einer zweiten Phase genauer in einer Simulation abgebildet werden konnten. Der Einsatz des Emissionsmodells nach Kožuch hätte während schnell variierender Motorbetriebszustände keinen expliziten Wandtemperatur einfluss auf die NO-Entstehung darstellen können und ist bei nahezu stöchiometrischen Verbrennungen nur eingeschränkt anwendbar.
Massimiliano Sosio

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