Entwicklung eines echtzeitfähigen Motorströmungs- und Stickoxidmodells zur Kopplung an einen HiL-Simulator

Table of Contents

1. Frontmatter

2. Chapter 1. Einleitung

   Aras Mirfendreski

   Zusammenfassung

   Der computergestützte Einsatz von Simulationswerkzeugen in der Entwicklung von Motoren hat sich in den letzten Jahrzehnten immer stärker etabliert und ist heutzutage unentbehrlich. Simulationen werden für ihren Einsatz in der Motorenentwicklung in den Bereich der Festigkeitsberechnung (Mehrkörpersimulation (MKS), Finite Elemente Methode (FEM)) und der Strömungsberechnung unterteilt. Eingesetzt wird die Festigkeitsberechnung für die Auslegung von Werkstoffen mit statischer Beanspruchung wie Zylinderkopf, Kurbelgehäuse, Abgaskrümmer oder für rotierende Bauteile wie Kurbeltrieb, Ventiltrieb, Kettentrieb, Riementrieb, Kolben, Pleuel, Gleitlager, Abgasturbolader etc.

3. Chapter 2. Fourier-Synthese am Verbrennungsmotor

   Aras Mirfendreski

   Zusammenfassung

   Nach dem Fourier-Theorem lässt sich ein periodisches Signal f (t) mit der Periodendauer T durch einen Gleichanteil und einer unendlichen Summe harmonischer Signale h _i(t) mit unterschiedlichen Kreisfrequenzen ω _i darstellen, die sich in ihren Amplituden c _i und Phasen φ _i unterscheiden.

4. Chapter 3. Semi-physikalisches Stickoxid-Modell

   Aras Mirfendreski

   Zusammenfassung

   Der dieselmotorische Betrieb ist gekennzeichnet durch eine nicht-vorgemischte Verbrennung, bei der Brennstoff in die zuvor hoch komprimierte, heiße Verbrennungsluft im Brennraum eingespritzt wird. Zur Bildung eines lokal selbstzündfähigen Gemisches steht aufgrund der separaten Brennstoffzufuhr nahe dem oberen Totpunkt nur wenig Zeit zur Verfügung, sodass die Energieumsetzung maßgeblich von der Einspritz- und Gemischbildungsgeschwindigkeit abhängt. Bedingt durch die heterogene Gemischbildung kommt es anders als bei der ottomotorischen Verbrennung zu keiner turbulenten Flammenausbreitung.

5. Chapter 4. Hardware-in-the-Loop (HiL)-Kopplung

   Aras Mirfendreski

   Zusammenfassung

   Mit einem Anteil von ca. 30% stellt die Elektronik eine der hauptverursachenden Quellen für Fahrzeugausfälle dar. Gleichzeitig steigt durch wachsende Anforderungen an die Steuergeräte deren funktionale Komplexität, sodass sich die HiL-Simulation mit zunehmendem Stellenwert in der Kraftfahrzeugelektronik etabliert hat. Dabei ist es wichtig, dass für HiL-Anbindungen Motormodelle mit hoher Detailtiefe eingesetzt werden, um entsprechende Funktionen im Steuergerät realistisch abzurufen, sodass u. U. mögliche funktionale Fehlerquellen detektiert werden können. [66]

6. Chapter 5. Zusammenfassung und Ausblick

   Aras Mirfendreski

   Zusammenfassung

   In der vorgestellten Arbeit wurde ein neues Konzept für ein Motor-Simulationsmodell präsentiert, das auf eine Erweiterung eines Füll- und Entleer (FuE)-Modells basiert. Mit der mathematischen Methode der Fourier-Transformation (FT) konnten strömungstechnische Druckpulsationen innerhalb des Motorluftpfades abgebildet werden. Die Druckpulsationen werden dort an Stützstellen über die Inverse diskrete FT-Methode berechnet, an denen sie einen relevanten Einfluss auf das innermotorische Verhalten nehmen.

7. Backmatter