Berechnung der thermodynamischen Stoffwerte von Rauchgas und Kraftstoffdampf beliebiger Kraftstoffe

Autoren

Michael Grill, Marco Chiodi, Hans-Jürgen Berner, Michael Bargende, Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren, Stuttgart

Jahr

2007

Zusammenfassung

Für die Motorprozessrechnung ist die Kenntnis der kalorischen Stoffgrößen des Arbeitsgases von elementarer Bedeutung. Für Standardkrafstoffe gibt es hierfür etablierte Modelle, die diese Größen als Funktion von Temperatur, Druck und Luftverhältnis beschreiben. Allerdings wurden diese Ansätze jeweils für eine ganz bestimmte Kraftstoffzusammensetzung aufgestellt, und ihre Übertragbarkeit auf alternative Kraftstoffe ist begrenzt oder nicht zulässig. Deshalb wurde am FKFS ein Ansatz für beliebige Kraftstoffe entwickelt. Für die Rauchgas-Kalorik genügt hierbei das C/H/O/N-Atomverhältnis des Kraftstoffs als Eingangsgröße. Des Weiteren zeichnet sich dieser Ansatz durch ein stark optimiertes numerisches Verfahren aus, welches es ermöglicht die Kalorik des Rauchgases praktisch ohne Zeitverlust „online“ zu bestimmen. Beim Ansatz für Kraftstoffdampf kann, je nach vorhandener Information, zwischen einem detailliertem Modell, einer Näherungsformel oder Polynomen für fixe Standardkraftstoffe gewählt werden. Für das detaillierte Modell ist es erforderlich die exakte Zusammensetzung des Kraftstoffdampfes zu kennen, die Näherungsformel benötigt dagegen lediglich das C/H/O-Atomverhältnis. Außerdem wird eine Vorgehensweise zur Berechnung des Umsetzungswirkungsgrades vorgestellt und eine neue Näherungsgleichung zu dessen Berechnung vorgeschlagen.

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