Experimentelle und numerische Ermittlung von Verdunstungsemissionen im Luftansaugsystem von Motoren
Christian Spengler
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Christian Spengler, Experimentelle und numerische Ermittlung von Verdunstungsemissionen im Luftansaugsystem von Motoren (2012), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832596576
Beschreibung / Abstract
Unabhängig von den Autoabgasen, die während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs produziert werden, werden auch bei Motorstillstand zusätzlich weitere Kohlenwasserstoffe durch Verdunstungsvorgänge aus dem Fahrzeug freigesetzt. Diese zusätzlichen Emissionen, die zum größten Teil aus flüchtigen Kohlenwasserstoffen bestehen, werden als Verdunstungsemissionen bezeichnet und sind weltweit durch die Gesetzgeber unterschiedlich streng reglementiert. Die Einhaltung der Grenzwerte für die Verdunstungsemissionen ist für die Automobilindustrie eine sehr große Herausforderung. Unterschieden wird hierbei in nicht-kraftstoffbezogene und in kraftstoffbezogene Verdunstungsemissionen. Als Quellen für Verdunstungsemissionen konnten beispielsweise im Luftansaugsystem undichte Injektoren, nasse Wände bei Motoren mit Kanaleinspritzung sowie flüchtige Kohlenwasserstoffe aus der Kurbelgehäuseentlüftung qualitativ identifiziert werden. Über deren einzelne Beiträge an der Gesamtemission ist allerdings wenig bekannt. Zur Reduzierung der Verdunstungsemissionen z. B. durch Maßnahmen am Motor und am Luftansaugsystem ist aber die Kenntnis der potentiellen Quellen, deren Beitrag an der Emission sowie die Konzentrationsverteilung im System wichtig. In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines kontinuierlichen Messverfahrens sowie eines Simulationsmodells zur Ermittlung der örtlichen und zeitlichen Verteilung von Verdunstungsemissionen im Luftansaugsystem von Ottomotoren gezeigt.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 1.1 Luftansaugsysteme
- 1.2 Gliederung der Arbeit
- 2 Stand der Forschung und Technik
- 2.1 Versuche
- 2.2 Simulation
- 2.3 Aufgabenstellung
- 3 Experimentelle Untersuchungen zu Verdunstungsemissionen
- 3.1 Messtechnik
- 3.2 Versuchsaufbau und -durchführung
- 3.3 Versuchsbedingungen
- 3.4 Experimentelle Ergebnisse
- 3.5 Beurteilung des Versuchsbetriebs
- 4 Numerische Modellierung
- 4.1 Geometriemodellierung
- 4.2 Konzeption des Berechnungsmodells
- 4.3 Numerische Validierung des Diffusionsmodells
- 4.4 Bewertung der Modellierung
- 5 Vergleich zwischen Experiment und Simulation
- 5.1 Simulationen verschiedener Geometrien
- 5.2 Bewertung des Vergleichs zwischen Experiment und Simulation
- 6 Numerische Untersuchungen
- 6.1 Referenzmodell
- 6.2 Referenzmodell mit Drosselklappe
- 6.3 Referenzmodell mit U-Rohrbogen
- 6.4 Referenzmodell mit Absorbervlies
- 6.5 Auslegungskriterien
- 7 Simulation realer Luftansaugsysteme
- 7.1 Luftansaugsystem
- 7.2 Bewertung weiterer Simulationsergebnisse
- 8 Optimierungsstrategien
- 8.1 Adaptive Zeitschrittweitensteuerung
- 8.2 Skalierungsmethodik
- 8.3 Bewertung der Optimierungsstrategien
- 9 Zusammenfassung und Ausblick
- 9.1 Zusammenfassung
- 9.2 Ausblick