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2024 | Buch

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

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Über dieses Buch

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.

Inhaltsverzeichnis

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
Metadaten
Titel
Simulative Untersuchung zur Effizienzsteigerung des Nutzfahrzeugantriebs mittels eines auf Rankine-Prozess basierenden Restwärmenutzungssystems
verfasst von
Kangyi Yang
Copyright-Jahr
2024
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

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