Berechnung der Verbrennung und der Schadstoffbildung in Ottomotoren unter Verwendung detaillierter Reaktionsmechanismen

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt die Flamelet-Modellierung der Verbrennung und der Schadstoffbildung in Ottomotoren. In Abhängigkeit von Motorgeometrie und der vorgegebenen Betriebsparameter werden das turbulente Strömungsfeld, die Flammenausbreitung, die Energiebilanz und die chemische Zusammensetzung des Gasgemisches im Arbeitszylinder eines Ottomotors räumlich und zeitlich aufgelöst berechnet. Eine auf der Flamelet-Modellierung beruhende Berechnungsmethode für den ottomotorischen Verbrennungsprozess wird in ein kommerzielles Strömungsberechnungsprogramm integriert, und darauf aufbauend, ein Modell zur Berechnung des Stickoxids und des Kohlenmonoxids in der Hochtemperaturphase implementiert. Das Modell wird auf den Ottomotor M112-3V/DZ VHT und den Quadratischen Forschungsmotor der Daimler Benz AG angewendet und mit den vorliegenden Messergebnissen verglichen.

This thesis deals with the flamelet modelling of combustion and pollutant formation in SI engines. Three-dimensional computations of the turbulent flow field, the flame propagation, the energy balance and the chemical composition of the gas mixture in the cylinder of SI engines are performed. A computational method for the SI combustion and pollutant formation processes based on flamelet modelling is integrated in a commercial CFD code, and founded on this, a model for the calculation of nitric oxide and carbon monoxide in the high temperature phase is implemented. The model is applied to the M112-3V/DZ VHT SI engine and the Square Piston Research Engine of the Daimler Benz AG. Computational results are compared with available experimental data.