Echtzeitfähige Modellierung des dieselmotorischen Verbrennungsprozesses:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2008
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 12, Verkehrstechnik/Fahrzeugtechnik ; 679 |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | VII, 177 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Stand der Technik 2
1.2 Aufgabenstellung 4
1.3 Gliederung 5
2 Dieselmotoren 7
2.1 Funktionsweise 7
2.2 Thermodynamische Kreisprozesse 8
2.3 Frischluftzufuhr und Aufladung 12
2.3.1 Ladeluftkühlung 13
2.3.2 Einlassdrall 13
2.3.3 Abgasrückführung 14
2.4 Variable Ventilsteuerung 15
2.4.1 Miller-und Atkinson-Zyklus 16
2.4.2 Interne Abgasrückführung 16
2.4.3 Systeme für den variablen Ventiltrieb 17
2.5 Einspritzsysteme 18
2.5.1 Common-Rail-Einspritzsystem 18
2.5.2 Einspritzstrategie 20
2.5.3 Einspritz- und Zündverzug 21
2.6 Verbrennung 22
2.6.1 Phasen der Dieselverbrennung 23
2.6.2 Mindestluftbedarf und Verbrennungsluftverhältnis 24
2.6.3 Heizwert 25
2.7 Schadstoffe 25
2.7.1 Gesetzliche Vorgaben 26
2.7.2 Innermotorische Maßnahmen 27
2.8 Abgasnachbehandlung 27
2.8.1 Kohlenwasserstoffe 27
2.8.2 Stickoxide 28
2.8.3 Ruß 28
2.9 Steuerung des Motors 31
2.10 Zukünftige Konzepte 32
3 HiL-Prüfstand 33
3.1 Systemüberblick 33
3.2 Echtzeitfähigkeit . . . . . . . . . . . 34
3.3 Entwicklungsumgebung 35
3.3.1 Hardware 37
3.3.2 Betriebssystem 37
3.3.3 Task-Konfiguration 38
3.4 Messdaten 39
3.4.1 Konstante Parameter 40
3.4.2 Eingangsgrößen für die Modelle 40
3.4.3 Druckmessung 41
3.4.4 Kenngrößen . . . . 42
3.4.5 Schadstoffe 44
3.4.6 MotorA [ 44
3.4.7 Motor B . 45
4 Modellbildung 53
4.1 Modelltypen 53
4.2 Motordynamik [ 55
4.2.1 Kolbenweg und-volumen . . 55
4.2.2 Momentenbilanz [] [[ 56
4.2.3 Gasmoment [ [ 56
4.2.4 Massenmoment 57
4.2.5 Reibungsmoment 58
4.2.6 Bewegungsgleichung . 58
4.3 Thermodynamische Zusammenhänge 59
4.3.1 Wandwärmeübergang [ . 60
4.3.2 Innere Energie 61
4.3.3 Enthalpie der Massenströme 64
4.4 Ladungswechsel 64
4.4.1 Modellierung 64
4.4.2 Gaszusammensetzung 65
4.4.3 Druck- und Massenverlauf . . 66
4.4.4 Interne Abgasrückführung 68
4.5 Druckverlaufsanalyse 71
4.6 Ersatzbrennverläufe 73
4.7 Verbrennungsmodell nach Constien . . 74
4.7.1 Diskretisierung 74
4.7.2 Einspritzung 74
4.7.3 Verdampfung 75
4-7.4 Zündverzug . . . . 77
4.7.5 Parametrierung 7g
4.7.6 Diffusionsverlauf 87
4.7.7 Variation ausgewählter Eingangsgrößen 92
4.7.8 Nacheinspritzungen 95
4.8 Zweiteiliges Verbrennungsmodell 96
4.8.1 Kraftstoffverdampfung und -aufbereitung 97
4.8.2 Aufteilung der aufbereiteten Kraftstoffmasse 99
4.8.3 Premixed-Verbrennung 101
4.8.4 Diffusionsverbrennung 106
4.8.5 Mehrfacheinspritzungen 108
4.8.6 Sensitivitätsanalyse 109
4.8.7 Nacheinspritzungen 116
4.9 Vergleich der Verbrennungsmodelle 117
4.10 Schadstoffmodelle 120
4.10.1 Stickstoffmonoxidmodell 120
4.10.2 Vereinfachtes Stickoxidmodell 131
4.10.3 Vergleich der Modelle 133
4.10.4 Rußmodell 134
5 Laufzeitanalyse 137
5.1 Ausführungszeit der Modelle 137
5.1.1 Verbrennungsmodell nach Constien 138
5.1.2 Zweiteiliges Verbrennungsmodell 139
5.1.3 Schadstoffmodelle 141
5.2 Offline-Laufzeitanalyse 141
5.2.1 Randbedingungen 142
5.2.2 Verfahren 143
5.2.3 Beispiel 144
6 Zusammenfassung 146
A Nomenklatur 150
A.1 Abkürzungen 150
A.2 Variablen und Symbole 151
B Vergleich ausgewählter Arbeltspunkte 155
B.1 Normalbetrieb 155
B.2 Regenerationsbetrieb 160
Literatur 165
Relevante Veröffentlichungen 171
Betreute Arbeiten 173
Index 175
|
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Stand der Technik 2
1.2 Aufgabenstellung 4
1.3 Gliederung 5
2 Dieselmotoren 7
2.1 Funktionsweise 7
2.2 Thermodynamische Kreisprozesse 8
2.3 Frischluftzufuhr und Aufladung 12
2.3.1 Ladeluftkühlung 13
2.3.2 Einlassdrall 13
2.3.3 Abgasrückführung 14
2.4 Variable Ventilsteuerung 15
2.4.1 Miller-und Atkinson-Zyklus 16
2.4.2 Interne Abgasrückführung 16
2.4.3 Systeme für den variablen Ventiltrieb 17
2.5 Einspritzsysteme 18
2.5.1 Common-Rail-Einspritzsystem 18
2.5.2 Einspritzstrategie 20
2.5.3 Einspritz- und Zündverzug 21
2.6 Verbrennung 22
2.6.1 Phasen der Dieselverbrennung 23
2.6.2 Mindestluftbedarf und Verbrennungsluftverhältnis 24
2.6.3 Heizwert 25
2.7 Schadstoffe 25
2.7.1 Gesetzliche Vorgaben 26
2.7.2 Innermotorische Maßnahmen 27
2.8 Abgasnachbehandlung 27
2.8.1 Kohlenwasserstoffe 27
2.8.2 Stickoxide 28
2.8.3 Ruß 28
2.9 Steuerung des Motors 31
2.10 Zukünftige Konzepte 32
3 HiL-Prüfstand 33
3.1 Systemüberblick 33
3.2 Echtzeitfähigkeit '.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. 34
3.3 Entwicklungsumgebung 35
3.3.1 Hardware 37
3.3.2 Betriebssystem 37
3.3.3 Task-Konfiguration 38
3.4 Messdaten 39
3.4.1 Konstante Parameter 40
3.4.2 Eingangsgrößen für die Modelle 40
3.4.3 Druckmessung 41
3.4.4 Kenngrößen ' . . . . 42
3.4.5 Schadstoffe 44
3.4.6 MotorA ' ' [ 44
3.4.7 Motor B '. 45
4 Modellbildung 53
4.1 Modelltypen 53
4.2 Motordynamik [ 55
4.2.1 Kolbenweg und-volumen . . 55
4.2.2 Momentenbilanz [] [[ 56
4.2.3 Gasmoment [ [ 56
4.2.4 Massenmoment 57
4.2.5 Reibungsmoment 58
4.2.6 Bewegungsgleichung ' '. 58
4.3 Thermodynamische Zusammenhänge 59
4.3.1 Wandwärmeübergang [ '. \ 60
4.3.2 Innere Energie ' 61
4.3.3 Enthalpie der Massenströme 64
4.4 Ladungswechsel 64
4.4.1 Modellierung 64
4.4.2 Gaszusammensetzung 65
4.4.3 Druck- und Massenverlauf '.'. 66
4.4.4 Interne Abgasrückführung 68
4.5 Druckverlaufsanalyse 71
4.6 Ersatzbrennverläufe 73
4.7 Verbrennungsmodell nach Constien '. '. 74
4.7.1 Diskretisierung 74
4.7.2 Einspritzung 74
4.7.3 Verdampfung 75
4-7.4 Zündverzug '.'.'.'. 77
4.7.5 Parametrierung ' 7g
4.7.6 Diffusionsverlauf 87
4.7.7 Variation ausgewählter Eingangsgrößen 92
4.7.8 Nacheinspritzungen 95
4.8 Zweiteiliges Verbrennungsmodell 96
4.8.1 Kraftstoffverdampfung und -aufbereitung 97
4.8.2 Aufteilung der aufbereiteten Kraftstoffmasse 99
4.8.3 Premixed-Verbrennung 101
4.8.4 Diffusionsverbrennung 106
4.8.5 Mehrfacheinspritzungen 108
4.8.6 Sensitivitätsanalyse 109
4.8.7 Nacheinspritzungen 116
4.9 Vergleich der Verbrennungsmodelle 117
4.10 Schadstoffmodelle 120
4.10.1 Stickstoffmonoxidmodell 120
4.10.2 Vereinfachtes Stickoxidmodell 131
4.10.3 Vergleich der Modelle 133
4.10.4 Rußmodell 134
5 Laufzeitanalyse 137
5.1 Ausführungszeit der Modelle 137
5.1.1 Verbrennungsmodell nach Constien 138
5.1.2 Zweiteiliges Verbrennungsmodell 139
5.1.3 Schadstoffmodelle 141
5.2 Offline-Laufzeitanalyse 141
5.2.1 Randbedingungen 142
5.2.2 Verfahren 143
5.2.3 Beispiel 144
6 Zusammenfassung 146
A Nomenklatur 150
A.1 Abkürzungen 150
A.2 Variablen und Symbole 151
B Vergleich ausgewählter Arbeltspunkte 155
B.1 Normalbetrieb 155
B.2 Regenerationsbetrieb 160
Literatur 165
Relevante Veröffentlichungen 171
Betreute Arbeiten 173
Index 175 |
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