Ein flexibles, semi-empirisches Verbrennungsmodell für unterschiedliche ottomotorische Brennverfahren

Den Motorenentwicklern werden immer strengere Anforderungen nach einer Absenkung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen durch den Gesetzgeber auferlegt. Die rechnerische Simulation stellt bei dieser Aufgabe ein leistungsstarkes Werkzeug dar, da viele Fragestellungen bereits am Anfang der Entwicklungsphase beantwortet werden können, und der Umfang der zeit- und kostenaufwendigen Prüfstandsversuche reduziert werden kann. Die Modellierung der Verbrennung ist äußerst schwierig, da die physikalischen Phänomene, die den Verbrennungsprozess regeln, sehr komplex und nur teilweise bekannt sind. In der Literatur sind verschiedene Verbrennungsmodelle zu finden, die sich voneinander nach dem Grad ihrer Komplexität stark voneinander unterscheiden. Während die einfacheren, empirischen Modelle nur unter bestimmten Randbedingungen eine akzeptable Nachbildungsqualität erreichen, benötigen die komplexeren Modelle eine nicht vernachlässigbare Rechenzeit, wodurch sie für schnelle Anwendungen weniger geeignet sind. In dieser Arbeit wird ein Ansatz entwickelt, mit dem eine realistische und trotzdem nicht rechenzeitintensive Verbrennungsmodellierung möglich ist. Das hier beschriebene Verbrennungsmodell ist in der Lage, den Brennverlauf unterschiedlicher ottomotorischer Brennverfahren mit innerer Gemischbildung für unterschiedliche Betriebsbedingungen mit guter Genauigkeit zu modellieren. Dabei wurden neben dem Homogen- und Homogen-Mager-Betrieb auch der Schichtbetrieb sowie der Betrieb mit externer Abgasrückführung berücksichtigt. Ein wichtiger zusätzlicher Aspekt ist die Prognosefähigkeit der Brennverlaufrechnung bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Motors. Das Modell ist außerdem auf andere Motoren übertragbar, von denen lediglich die Messung eines Referenzbetriebspunktes benötigt wird. Die überschaubare Komplexität des Modells ermöglicht geringe Rechenzeiten und zeichnet es für den Einsatz innerhalb einer eindimensionalen Prozessrechnung des gesamten Motors aus.