Virtuelle Methode zur Untersuchung der dynamischen Emissionsentstehung am Ottomotor

Research output: ThesisDoctoral thesis

Authors

  • Lennart Alexander Mähler

Research Organisations

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Details

Original languageGerman
QualificationDoctor of Engineering
Awarding Institution
Supervised by
  • Friedrich Dinkelacker, Supervisor
Place of PublicationGarbsen
Print ISBNs3959008155, 9783959008150
Publication statusPublished - 2023

Abstract

Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.

Cite this

Virtuelle Methode zur Untersuchung der dynamischen Emissionsentstehung am Ottomotor. / Mähler, Lennart Alexander.
Garbsen, 2023. 192 p.

Research output: ThesisDoctoral thesis

Mähler, LA 2023, 'Virtuelle Methode zur Untersuchung der dynamischen Emissionsentstehung am Ottomotor', Doctor of Engineering, Leibniz University Hannover, Garbsen.
Mähler, L. A. (2023). Virtuelle Methode zur Untersuchung der dynamischen Emissionsentstehung am Ottomotor. [Doctoral thesis, Leibniz University Hannover].
Mähler LA. Virtuelle Methode zur Untersuchung der dynamischen Emissionsentstehung am Ottomotor. Garbsen, 2023. 192 p. (Berichte aus dem ITV).
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school = "Gottfried Wilhelm Leibniz Universit{\"a}t Hannover",

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TY - BOOK

T1 - Virtuelle Methode zur Untersuchung der dynamischen Emissionsentstehung am Ottomotor

AU - Mähler, Lennart Alexander

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.

AB - Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.

M3 - Dissertation

SN - 3959008155

SN - 9783959008150

T3 - Berichte aus dem ITV

CY - Garbsen

ER -