Simulative Untersuchung zur Effizienzsteigerung des Nutzfahrzeugantriebs mittels eines auf Rankine-Prozess basierenden Restwärmenutzungssystems

Author: Kangyi Yang

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Book Series : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Table of Contents

About this book

Kangyi Yang untersucht detailliert die Wechselwirkungen der einzelnen Subsysteme bei der Integration eines auf Rankine-Prozess basierenden Abgaswärmenutzungssystems mit dem Dieselmotor eines Nutzfahrzeugs mit Hilfe von 0D/1D-Simulation. Dabei werden die Modellierungsansätze und -methoden der einzelnen Subsysteme sowie des Integrationssystems vorgestellt. Mit einer modellbasierten Optimierung werden die Stellgrößenkennfelder der Motorsteuerung für das Integrationssystem angepasst. Durch Einsatz des optimierten Integrationssystems ist es möglich, der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen gleichzeitig zu reduzieren.

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

Zusammenfassung

Das Übereinkommen von Paris gibt ein langfristiges Ziel vor, das mit den Bestrebungen im Einklang steht, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur deutlich unter 2 °C über dem vorindustriellen Niveau zu halten und Anstrengungen zu unternehmen, ihn auf 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen [65]. Um das Ziel zu erreichen, muss am Beispiel Deutschland der Ausstoß von Treibhausgasen in den nach dem Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) [40] festgelegten Sektoren einschließlich des Verkehrs gesunken werden.

Kangyi Yang

Kapitel 2. Theoretische Grundlagen

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit werden die Untersuchungen mit Hilfe von numerischer Simulation durchgeführt. Die Qualitäten der Modelle aller relevanten Systeme sind für die Untersuchungen von großer Bedeutung. Die Modellierungen der betrachteten Systeme setzen grundsätzliche Verständnisse der dabei ablaufenden physikalischen und chemischen Vorgänge voraus.

Kangyi Yang

Kapitel 3. Modellierung und Simulation

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die Modellierungen einzelner Subsysteme des virtuellen Gesamtfahrzeugs und ihrer möglichen Modellkopplungen vorgestellt. Um die Auswirkung von WHR-System auf den Kraftstoffverbrauch und Emissionen von dem Fahrzeug zu untersuchen, müssen alle relevante Wärmequellen und Wärmesenken abgebildet werden. Da der Verbrennungsmotor die Wärmequelle für das WHR-System ist und gleichzeitig den größten Wärmeeintrag in das Kühlsystem bereitstellt, wird zunächst die Modellierung des Motors mit besonderer Berücksichtigung der Wärmefreisetzung in dem Brennraum erläutert.

Kangyi Yang

Kapitel 4. Wechselwirkung der Subsysteme

Zusammenfassung

Bei dem integrierten System steht das WHR-System durch thermische und mechanische Kopplung in enger Wechselwirkung mit dem Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor mit einem Abgaswärmeangebot dient als die Wärmequelle für das WHR-System. Die Auswirkung dieses Wärmeangebots auf das WHR-System wurde bereits bei der Entwicklung der Vorsteuerung für den Massenstrom des Arbeitsmediums im letzten Kapitel, vgl. Abschnitt 3.3.2, gezeigt.

Kangyi Yang

Kapitel 5. Optimierung des Integrationssystems

Zusammenfassung

Im letzten Kapitel wurden die Einflüsse unterschiedlicher Motorparameter auf das integrierte System bei einem einzelnen WHSC-Betriebspunkt dargestellt. Dabei wurden die Parameter isoliert betrachtet, d.h. nur ein Parameter wird verändert, während alle anderen konstant gehalten werden. Im realen Motorbetrieb treten jedoch mehrere Änderungen gleichzeitig auf.

Kangyi Yang

Kapitel 6. Schlussfolgerungen und Ausblick

Zusammenfassung

Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Nutzfahrzeughersteller sind durch neu eingeführte CO₂-Normen geprägt. Neben den motorischen Maßnahmen sollen auch weitere Technologien zur Effizienzsteigerung der Nutzfahrzeugantriebe gesucht werden. Die Abgaswärmenutzung mittels des Rankine-Prozesses stellt dabei einen vielversprechenden Ansatz dar.

Kangyi Yang

Backmatter

Title: Simulative Untersuchung zur Effizienzsteigerung des Nutzfahrzeugantriebs mittels eines auf Rankine-Prozess basierenden Restwärmenutzungssystems
Author: Kangyi Yang
Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-43655-1
Print ISBN: 978-3-658-43654-4
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-43655-1