Modeling and Simulation of Knock and Nitric Oxide Emissions in Turbocharged Direct Injection Spark Ignition Engines

Dirk Linse

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Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Modelle entwickelt, um Stickoxidemissionen und Klopfen in turboaufgeladenen Ottomotoren mit D...

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Beschreibung

Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Modelle entwickelt, um Stickoxidemissionen und Klopfen in turboaufgeladenen Ottomotoren mit Direkteinspritzung abbilden zu knnen. Das Klopfmodell basiert auf einer Zndfortschrittsvariable fr das Transportgleichungen fr den Favre-Mittelwert und die - Varianz hergeleitet worden sind. Die in diesen Gleichungen auftretenden mittleren chemischen Quellterme werden mittels einem „presumed PDF“ Ansatz fr Temperatur und Mischungsbruch in Kombination mit tabellierter detaillierter Reaktionskinetik bestimmt. Mit diesem Klopfmodell lsst sich an jedem Ort im Brennraum die Selbstzndungswahrscheinlichkeit bestimmen. Zur Bestimmung der Stickoxidemissionen wurde ein neues Multizonenmodell hergeleitet. Damit lassen sich die Zonen auf das verbranntes Gemisch konditionieren, um dort die Stickoxidbildung mittels detaillierter Reaktionskinetik zu berechnen. Durch den Abgleich mit experimentellen Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass das Klopf- und NOx-Modell in der Lage sind den mittleren Klopfzeitpunkt und Anzahl klopfender Arbeitsspiele bzw. die Stickoxidemissionen mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen.