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E-Book

Verbrennungsmotoren

Simulation der Verbrennung und Schadstoffbildung

AutorGünter P. Merker, Christian Schwarz, Gunnar Stiesch, Frank Otto
VerlagVieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl411 Seiten
ISBN9783835190696
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis32,99 EUR
Das Buch spannt einen Bogen von einfachen thermodynamischen Grundlagen des Verbrennungsmotors hin zu komplexen Modellansätzen zur Beschreibung der Gemischbildung, Zündung, Verbrennung und Schadstoffbildung unter Beachtung der Motorperipherie von Otto- und Dieselmotoren. Damit liegt der inhaltliche Schwerpunkt des Buches auf den Simulationsmodellen und deren strömungstechnischen, thermodynamischen und verbrennungschemischen Grundlagen, wie sie für die Entwicklung moderner Verbrennungsmotoren unentbehrlich sind. Für die 3. Auflage wurde das Buch überarbeitet und im Kapitel Simulation von Einspritzprozessen und Simulation der Verbrennung ergänzt.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Günter Merker war bis zu seiner Pensionierung am 30.09.2005 Leiter des Instituts für Technische Verbrennung an der Universität Hannover.
apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Schwarz ist Abteilungsleiter bei der BMW AG München, zuständig für Ladungswechsel und Verbrennung in der Ottomotoren-Serienentwicklung.
aapl. Prof. Dr.-Ing. habil. Gunnar Stiesch ist Teamleiter in der Entwicklung der MTU Friedrichshafen GmbH.
Dr. rer. nat. Frank Otto arbeitet als Projektleiter des Forschungsprojekts 'EUROS5 und CO2' bei der DaimlerChrysler AG.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis6
Abkürzungen11
Formelzeichen12
Griechische Symbole17
Operatoren19
Indices19
1 Einleitung24
1.1 Vorbemerkungen24
1.2 Modellbildung24
1.3 Simulation26
2 Einführung in die Funktionsweise von Verbrennungsmotoren29
2.1 Energiewandlung29
2.2 Hubkolbenmotoren30
2.3 Thermodynamik des Verbrennungsmotors36
2.4 Kenngrößen und Kennwerte52
2.5 Motorenkennfelder55
2.6 Aufladung59
3 Grundlagen der Reaktionskinetik68
3.1 Chemisches Gleichgewicht68
3.2 Reaktionsgeschwindigkeit71
3.3 Partielles Gleichgewicht und Quasi-Stationarität72
3.4 Brennstoffe75
3.5 Oxidation von Kohlenwasserstoffen81
4 Motorische Verbrennung84
4.1 Ottomotor84
4.2 Dieselmotor97
4.3 Druckverlaufsanalyse113
5 Phänomenologische Verbrennungsmodelle123
5.1 Dieselmotorische Verbrennung124
5.2 Ottomotorische Verbrennung138
6 Schadstoffbildung142
6.1 Abgaszusammensetzung142
6.2 Kohlenmonoxid (CO)143
6.3 Unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC)144
6.4 Partikelemission beim Dieselmotor153
6.5 Stickoxide158
7.1.1 Grundlagen168
7.1.2 Mechanische Arbeit170
7.1.3 Ermittlung des Massenstroms durch die Ventile / Ventilhubkurven170
7.1.4 Wärmeübergang im Zylinder173
7.1.5 Wärmeübergang im Auslasskrümmer182
7.1.6 Wandtemperaturmodelle183
7.1.7 Brennverlauf186
7.1.8 Klopfende Verbrennung199
7.1.9 Innere Energie203
7.2.1 Modellierung des Hochdruckteiles nach Hohlbaum212
7.2.2 Modellierung des Hochdruckteiles nach Heider215
7.2.3 Ergebnisse der NOx-Berechnung mit Zwei-Zonen-Modellen218
7.2.4 Modellierung des Ladungswechsels beim 2-Takt-Motor220
7.3.1 Modellierung peripherer Komponenten222
7.3.2 Modellbildung224
7.3.3 Integrationsverfahren225
7.4.1 Grundgleichungen der eindimensionalen Gasdynamik226
7.4.2 Numerische Lösungsverfahren230
7.4.3 Randbedingungen233
7.5.1 Strömungsverdichter239
7.5.2 Verdrängerlader249
7.5.3 Strömungsturbine250
7.5.4 Abgasturbolader262
7.5.5 Ladeluftkühlung265
8 Gesamtprozessanalyse271
8.1 Allgemeines271
8.2 Thermisches Motorverhalten271
8.3 Motorreibung284
8.4 Motorsteuerung/Regelung287
8.5 Darstellung des Motors als Kennfeld294
8.6 Stationäre Simulationsergebnisse (Parametervariationen)300
8.7 Transiente Simulationsergebnisse312
9 Strömungsmechanische Simulation324
9.1 Dreidimensionale Strömungsfelder324
9.2 Simulation von Einspritzprozessen354
9.3 Simulation der Verbrennung384
Literatur415
Stichwortverzeichnis424

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