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2017 | Buch

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Phänomenologische Modellierung der stationären und transienten Stickoxidemissionen am Dieselmotor

verfasst von: Benjamin Kaal

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Das von Benjamin Kaal vorgestellte Emissionsmodell ermöglicht die prädiktive Simulation der Stickoxidemissionen von Dieselmotoren sowohl im stationären als auch transienten Betrieb. Zur Vorhersage von instationären Emissionen sind hierfür zwingend spezifische transiente Effekte im Emissionsmodell zu berücksichtigen, während die Abstimmung des Modells weiterhin an stationären Messpunkten erfolgt. Als wichtigen transienten Effekt konnte der Autor den direkten Einfluss der Brennraumwandtemperaturen auf die Stickoxidbildung identifizieren und in das Modell integrieren. Im Vergleich zum stationären Basismodell ermöglicht er außerdem die Simulation von Betriebspunkten mit niedrigen Verbrennungsluftverhältnissen, was für die Vorhersage von transienten Stickoxidemissionen ebenfalls sehr wichtig ist.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Chapter 1. Einleitung
Zusammenfassung
Der Automobilbestand stieg seit der „Erfindung“ des Automobils mit der Patentanmeldung von Carl Benz‘ legendärem Patent-Motorwagen 1866 praktisch ständig an und dieser Trend scheint sich zumindest für die nächste Zukunft fortzusetzen. Das Automobil hat sich damit längst untrennbar in den Alltag der meisten Menschen integriert. In vielen Kulturen gilt das Automobil sogar als Statussymbol.
Benjamin Kaal
Chapter 2. Theoretische Grundlagen
Zusammenfassung
Der Dieselmotor unterscheidet sich in einigen grundlegenden Aspekten von seinem ottomotorischen Gegenstück. Das wichtigste Merkmal der dieselmotorischen Verbrennung ist hierbei die Selbstzündung: Nachdem der Dieselkraftstoff durch den Injektor direkt in den Brennraum eingebracht wurde, entzündet er sich nach kurzer Zeit, dem Zündverzug, von selbst. Aufgrund der kurzen Zeitspanne zwischen dem Einbringen des Kraftstoffs in den Brennraum und dem Beginn der Verbrennung erfolgt diese in einem stark inhomogenen Gemisch.
Benjamin Kaal
Chapter 3. Stand der Technik
Zusammenfassung
Im Folgenden findet sich eine kurze Einführung in den aktuellen Stand der Technik bezogen auf die Messung und Simulation von Stickstoffmonoxid. Die vorgestellten Themen beschränken sich dabei auf die in dieser Arbeit verwendete Technik sowie die relevanten Modelle.
Benjamin Kaal
Chapter 4. Versuchsaufbau
Zusammenfassung
Zur Entwicklung des instationären Emissionsmodells standen Messungen zur Verfügung, welche an einem Dieselmotor auf einem dynamischen Motorenprüfstand gewonnen wurden [46]. Der vermessene Motor, sowie die hierbei verwendete Messtechnik und der Prüfstandsaufbau soll in den folgenden Abschnitten, im Rahmen ihrer Relevanz für das hier vorgestellte Emissionsmodell, kurz vorgestellt werden. Für eine ausführlichere Beschreibung dieser Punkte sei auf [46] verwiesen.
Benjamin Kaal
Chapter 5. Stationäre Messung: Variation des Motortemperaturniveaus
Zusammenfassung
Obwohl diese Arbeit instationäre Stickoxidemissionen behandelt, konnten bereits bei stationären Messungen Zusammenhänge aufgedeckt werden, welche für die Modellierung der instationären Stickoxidemissionen relevant sind. Die besonders interessanten Messungen einer stationären Variation der Kühlmittel- und Öltemperatur sollen im Folgenden vorgestellt werden. Hierbei handelt es sich jedoch nur um einen kleinen Teil der insgesamt durchgeführten stationären Messungen.
Benjamin Kaal
Chapter 6. Instationäre Messungen
Zusammenfassung
Nachdem im vorigen Kapitel stationäre Untersuchungen bezüglich des Einflusses des Motortemperaturniveaus vorgestellt wurden, soll sich dieses Kapitel mit den transienten Messungen beschäftigen, welche in [46] vorgestellt werden. Erneut handelt es sich hierbei um eine Auswahl von Messungen, welche für das in dieser Arbeit vorgestellte Emissionsmodell besonders wichtig sind. Für eine ausführliche Beschreibung aller in [46] beschriebenen Messungen sei erneut auf ebendiese Quelle verwiesen.
Benjamin Kaal
Chapter 7. Modellerweiterung
Zusammenfassung
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Emissionsmodells, welches die Simulation der Stickstoffmonoxidemissionen eines Dieselmotors bei instationären Vorgängen ermöglicht. Die Grundlage bildet, wie in Kapitel 3.2 angesprochen, das Emissionsmodell nach Kožuch, welches von den untersuchten Emissionsmodellen das größte Potenzial zeigt.
Benjamin Kaal
Chapter 8. Modellabstimmung und Modellvalidierung
Zusammenfassung
Im folgenden Kapitel soll zunächst die Modellabstimmung, getrennt für das Basismodell nach Kožuch sowie das erweiterte Modell, erläutert werden. Hierbei wird unter anderem auch auf den notwendigen Aufwand für verschiedene Abstimmungsmethoden und die mit ihnen erzielbare Simulationsgüte eingegangen. Anschließend wird das erweiterte Modell an stationären und transienten Messdaten validiert und die Ergebnisse mit denen des Basismodells verglichen.
Benjamin Kaal
Chapter 9. Ausblick
Zusammenfassung
Da das Emissionsmodell nach Kožuch als phänomenologisches Modell auf sich ändernde Randbedingungen wie Ladedruck, AGR-Rate, Gemischtemperatur und Raildruck sinnvoll reagiert, konnte es bereits bisher für transiente Simulationen genutzt werden. Es lief dann in Grenzen hinein, wenn im Transienten Randbedingungen auftraten, die auch im stationären nicht abgebildet werden konnten.
Benjamin Kaal
Backmatter
Metadaten
Titel
Phänomenologische Modellierung der stationären und transienten Stickoxidemissionen am Dieselmotor
verfasst von
Benjamin Kaal
Copyright-Jahr
2017
Electronic ISBN
978-3-658-18490-2
Print ISBN
978-3-658-18489-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-18490-2

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