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

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Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Modelle entwickelt, um Stickoxidemissionen und Klopfen in turboaufgeladenen Ottomotoren mit Direkteinspritzung abbilden zu können. Das Klopfmodell basiert auf einer Zündfortschrittsvariable für das Transportgleichungen für den Favre-Mittelwert und die – Varianz hergeleitet worden sind. Die in diesen Gleichungen auftretenden mittleren chemischen Quellterme werden mittels einem „presumed PDF“ Ansatz für Temperatur und Mischungsbruch in Kombination mit tabellierter detaillierter Reaktionskinetik bestimmt. Mit diesem Klopfmodell lässt sich an jedem Ort im Brennraum die Selbstzündungswahrscheinlichkeit 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.