Grundlagen Verbrennungsmotoren (eBook)

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Günter Merker leitete das Institut 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.

Vorwort zur 4. Auflage 5
Die Herausgeber 7
Autorenverzeichnis 9
Firmen- und Hochschulverzeichnis 10
Firmen 10
Hochschulen 10
Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter 11
Inhaltsverzeichnis 13
Abkürzungs- und Formelverzeichnis 20
Abkürzungen 20
Formelzeichen 21
Teil A Thermodynamische und chemische Grundlagen 24
1 Einleitung 26
1.1 Vorbemerkungen 26
1.2 Modellbildung 26
1.3 Simulation 28
2 Der Hubkolbenmotor 32
2.1 Energiewandlung 32
2.2 Geometrie des Kurbeltriebs 33
2.3 Thermodynamik des Verbrennungsmotors 38
2.4 Kenngrößen und Kennwerte 54
2.5 Motorenkennfelder 57
3 Verbrennungsdiagnostik 62
3.1 Grundlagen der Druckindizierung 62
3.2 Druckverlaufsanalyse 103
3.3 Optische Messverfahren 113
4 Motorische Verbrennung 138
4.1 Brennstoffe 138
4.2 Dieselmotoren 147
4.3 Ottomotoren 163
5 Reaktionskinetik 190
5.1 Grundlagen 190
5.2 Reaktionskinetik von Kohlenwasserstoffen 197
6 Schadstoffbildung 212
6.1 Abgaszusammensetzung 212
6.2 Kohlenmonoxid (CO) 214
6.3 Unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) 215
6.4 Partikelemission beim Dieselmotor 224
6.5 Stickoxide 233
Teil B Gesamtprozess-Simulation 244
7 Reale Arbeitsprozessrechnung 246
7.1 Ein-Zonen-Zylinder-Modell 247
7.2 Zwei-Zonen-Zylinder-Modell 292
7.3 Modellierung des Gaspfades 303
7.4 Gasdynamik 307
7.5 Hydraulische Simulation 321
8 Aufladung von Verbrennungsmotoren 330
8.1 Aufladeverfahren 330
8.2 Simulation der Aufladung 355
9 Abgasnachbehandlungssysteme 388
9.1 Modellbildung und Simulation 388
9.2 Abgaskatalysatoren 388
9.3 Dieselpartikelfilter 396
9.4 Dosiereinheiten 403
9.5 Gesamtsystem 404
Teil C Simulation der Verbrennung und Aufladung 407
10 Gesamtprozessanalyse 408
10.1 Allgemeines 408
10.2 Thermisches Motorverhalten 408
10.3 Motorreibung 412
10.4 Stationäre Simulationsergebnisse (Parametervariationen) 416
10.5 Transiente Simulationsergebnisse 426
11 Phänomenologische Verbrennungsmodelle 438
11.1 Dieselmotorische Verbrennung 439
11.2 Ottomotorische Verbrennung 456
12 Dreidimensionale Strömungsfelder 466
12.1 Strömungsmechanische Grundgleichungen 466
12.2 Turbulenz und Turbulenzmodelle 472
12.3 Numerik Numerik Numerik 488
12.4 Rechennetze 495
12.5 Beispiele 497
13 Simulation von Einspritzprozessen 506
13.1 Einzeltropfenprozesse 506
13.2 Strahlstatistik 516
13.3 Euler-Strahlmodelle bzw. Formulierung der Strahldynamik über Observablen- Mittelwerte 545
14 Simulation der Verbrennung 558
14.1 Exkurs: Verbrennungsregimes 558
14.2 Allgemeines Vorgehen 560
14.3 Diesel-Verbrennung 562
14.4 Homogener Benzinmotor (Vormischverbrennung) 574
14.5 Benzinmotor mit Ladungsschichtung ( teilweise vorgemischte Flammen) 590
14.6 Strömungsmechanische Simulation von Ladungswechsel, Gemischbildung und Verbrennung: Ausblick 595
15 3-D-Simulation der Aufladung 604
15.1 Allgemeines 604
15.2 Grundlagen der 3-D-CFD Simulation von Turbomaschinen 604
15.3 Postprocessing: Ergebnisanalyse und -darstellung 612
15.4 Anwendungsbeispiele 615
Sachwortverzeichnis 618