Niedrigstemissionskonzept für einen wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Techn. Univ., LVK
2012
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | IV, 106 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG / ABSTRACT VORWORT INHALTSVERZEICHNIS I
0 FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN IV
1 EINLEITUNG 1
2 WASSERSTOFF ALS TREIBSTOFF VON VERBRENNUNGSMOTOREN 3
2.1 KRAFTFAHRZEUGE 3
2.2 BRENNVERFAHREN BEI WASSERSTOFF-VERBRENNUNGSMOTOREN 5
2.2.1 DICHTE DES ANGESAUGTEN GEMISCHS 5
2.2.2 GEMISCHBILDUNG 5
2.2.3 ZUENDVERFAHREN 6
2.2.4 VERBRENNUNGSLUFTVERHAELTNIS 6
3 EMISSIONSBILDUNG VON WASSERSTOFFMOTOREN 7
3.1 KOHLENMONOXID 7
3.2 KOHLENWASSERSTOFFE 8
3.3 STICKOXIDE 9
3.3.1 STICKSTOFFMONOXID 9
3.3.2 STICKSTOFFDIOXID 10
3.4 AMMONIAK 11
3.5 REAKTIONSKINETIK UND CHEMISCHES UNGLEICHGEWICHT 12
4 GESETZLICHE RAHMENBEDINGUNGEN 14
4.1 ABGASGESETZGEBUNG IN DER EUROPAEISCHEN UNION 14
4.2 ABGASGESETZGEBUNG IN JAPAN 15
4.3 ABGASGESETZGEBUNG IN DEN VEREINIGTEN STAATEN 17
4.4 VERGLEICH DER GESCHWINDIGKEITSPROFILE DER TESTZYKLEN 20
4.5 LASTPUNKTE DES HYDROGEN7 IN DEN FAHRZYKLEN 20
4.5.1 LASTPUNKTE IM NEFZ 21
4.5.2 LASTPUNKTE IM FTP-75 UND US HIGHWAY-CYCLE 21
4.5.3 LASTPUNKTE IM JAPAN 10-15 UND JAPAN 11-MODE 22
5 ZIELE DES NIEDRIGSTEMISSIONSKONZEPTS 24
5.1 MOTOR UND FAHRZEUG ZUR UMSETZUNG DES KONZEPTS 24
5.2 EMISSIONSNIVEAU DES HYDROGEN7 ZU PROJEKTBEGINN 25
5.2.1 UNVERBRANNTE KOHLENWASSERSTOFFE 25
5.2.2 KOHLENMONOXID 26
5.2.3 STICKOXIDE 27
5.3 VERGLEICH DER KENNFELDER UND LASTPUNKTE AUS DEN FAHRZYKLEN 29
5.4 HERAUSFORDERUNGEN AN DAS NIEDRIGSTEMISSIONSKONZEPT 29
6 ANSAETZE ZUR REDUZIERUNG VON SCHADSTOFFEN IM ABGAS 31
6.1 INNERMOTORISCHE MASSNAHMEN 31
6.1.1 VERBRENNUNGSLUFTVERHAELTNIS 32
6.1.2 AUFLADUNG IM UEBERSTOECHIOMETRISCHEN MOTORBETRIEB 33
6.1.3 ABGASRUECKFUEHRUNG 34
6.1.4 MILLER-CYCLE 35
6.1.5 VERDICHTUNGSVERHAELTNIS 36
6.1.6 ZUENDUNG UND ZUENDZEITPUNKT 36
6.1.7 GEMISCHBILDUNG 37
6.2 ABGASNACHBEHANDLUNG FUER OTTOMOTOREN IM WASSERSTOFFBETRIEB 37
6.2.1 KATALYSATOR FUER DEN (UNTER-)STOECHIOMETRISCHEN WASSERSTOFFBETRIEB
38
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IMAGE 2
II
INHALTSVERZEICHNIS
6.2.2 DENOX-KATALYSATOREN 3 9
6.2.3 SELEKTIVE KATALYTISCHE REDUKTION 4 1
6.2.3.1 PASSIVE SCR-KATALYSATOREN 4 1
6.2.3.2 AKTIVE SCR-KATALYSATOREN 4 2
6.2.4 WEITERE KONZEPTE ZUR NOX-REDUKTION IM ABGAS 4 2
6.3 TECHNOLOGIEAUSWAHL FUER DAS NIEDRIGSTEMISSIONSKONZEPT 4 2
7 WERKZEUGE ZUR SIMULATION UND MODELLIERUNG 44
7.1 THERMODYNAMISCHE MODELLIERUNG 4 4
7.1.1 ARBEITSPROZESSRECHNUNG 4 4
7.1.2 DRUCKVERLAUFSANALYSE 4 6
7.2 EINDIMENSIONALE LADUNGSWECHSELRECHNUNG 4 6
8 NZEV AUF BASIS DES E68 48
8.1 OPTIMIERUNGSMASSNAHMEN AM ABGASROLLENPRUEFSTAND 4 8
8.2 ABGASEMISSIONSNIVEAU NACH OPTIMIERUNGSMASSNAHMEN 4 8
9 EINZYLINDER-PRUEFSTAND 51
9.1 MOTORENPRUEFSTAND UND MESSTECHNIK 51
9.1.1 AUFBAU DES MOTORENPRUEFSTANDS 51
9.1.2 HARDWAREANPASSUNGEN UND -ERWEITERUNGEN 52
9.1.2.1 ZYLINDERKOPF 52
9.1.2.2 AGR-TURBINE 52
9.1.2.3 NOCKENWELLEN FUER DAS MILLER-VERFAHREN 5 3
9.1.3 EINZYLINDER-VERSUCHSMOTOR 5 4
9.2 MOTORSTEUERUNG 55
9.3 MESSTECHNIK AM PRUEFSTAND 5 6
9.3.1 ABGASMESSTECHNIK 5 6
9.3.2 TEMPERATURMESSUNG 5 6
9.3.3 LUFTMENGENMESSUNG 5 6
9.3.4 KRAFTSTOFFMESSUNG 56
9.3.5 VERBRENNUNGSLUFTVERHAELTNIS 57
9.3.6 ABGASRUECKFUEHRRATE 57
9.3.7 WIRKUNGSGRAD DER ABGASTURBOAUFLADUNG 5 7
9.3.8 INDIZIERMESSTECHNIK 5 8
9.4 MESSDATENERFASSUNG UND AUSWERTUNG 5 8
9.5 MATLAB-BASIERTES AUSWERTETOOL ZUR DRUCKVERLAUFSANALYSE 5 9
10 MESSERGEBNISSE DER VERSUCHE AM EINZYLINDER-MOTOR 63
10.1 MESSREIHENUEBERSICHT 6 4
10.2 AUFLADUNG IM UEBERSTOECHIOMETRISCHEN BEREICH 65
10.3 MESSUNGEN MIT MILLER-CYCLE 6 6
10.4 ABGASRUECKFUEHRUNG IM UEBERSTOECHIOMETRISCHEN BEREICH 6 9
10.4.1 MESSUNGEN BEI N = 2000 U/MIN 7 0
10.4.2 MESSUNGEN BEI N = 3000 U/MIN 7 8
10.4.3 MESSUNGEN BEI N = 4000 U/MIN 7 9
10.5 ABGASRUECKFUEHRUNG WAEHREND DER BETRIEBSARTUMSCHALTUNG 8 0
10.6 VERGLEICH DER STRATEGIEN ZUR EMISSIONSMINDERUNG 81
11 THERMODYNAMISCHE ANALYSE DER MESSUNGEN 83
11.1 EINFLUSS DES VERBRENNUNGSLUFTVERHAELTNISSES 8 3
11.2 EINFLUSS DER AGR-RATE 85
11.3 EINFLUSS DES MITTELDRUCKS 8 6
11.4 EINFLUSS DER DREHZAHL 8 7
11.5 EINFLUSS DES MILLER-CYCLES 8 8
11.6 ZWEIZONIGE ARBEITSPROZESSRECHNUNG ZUR VORAUSBERECHNUNG 8 9
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS III
12 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE DER EINZYLINDER-VERSUCHE 91
13 SIMULATION DES KONZEPTS MIT EINEM VOLLMOTOR-MODELL 92
14 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 94
ANHANG 96
A1 FORMELN MODEL BASED CALIBRATION 9 6
LITERATURVERZEICHNIS 97
FORMEL- UND ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 101
LEBENSLAUF VON MARCEL FOUQUET 105
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