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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

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

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

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.

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Chapter 4. Versuchsaufbau

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.

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Chapter 5. Stationäre Messung: Variation des Motortemperaturniveaus

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.

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Chapter 6. Instationäre Messungen

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.

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Chapter 7. Modellerweiterung

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.

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Chapter 8. Modellabstimmung und Modellvalidierung

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.

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Chapter 9. Ausblick

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

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