Rudolf Pischinger Manfred Kell Theodor Sams. Thermodynamik der Verbrennungskraftmaschine. Dritte Auflage. Der Fahrzeugantrieb. SpringerWienNewYork

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1 Rudolf Pischinger Manfred Kell Theodor Sams Thermodynamik der Verbrennungskraftmaschine Dritte Auflage Der Fahrzeugantrieb SpringerWienNewYork

2 Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen XIII 1 Allgemeine Grundlagen Überblick Grundlagen der Thermodynamik Erster Hauptsatz der Thermodynamik Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Kreisprozesse Exergie und Anergie Ideales Gas Thermische Zustandsgieichung Kalorische Zustandsgrößen Gemische aus idealen Gasen Reale Gase und Dämpfe Reale Gase Verdampfungsvorgang Gas-Dampf-Gemische Grundlagen der Strömung mit Wärmetransport Beschreibung von Strömungsvorgängen Ähnlichkeitstheorie und charakteristische Kennzahlen Stationäre eindimensionale Strömung Instationäre eindimensionale Strömung Dreidimensionale Strömung Turbulenzmodellierung Grenzschichttheorie 54 2 Verbrennung Brennstoffe Luftbedarf und Luftverhältnis Energiebilanz und Heizwert Chemisches Gleichgewicht Zusammensetzung und Stoffgrößen des Verbrennungsgases Verbrennungsgas bei vollständiger Verbrennung Verbrennungsgas bei chemischem Gleichgewicht Luftverhältnis aus Abgasanalyse Umsetzungsgrad Reaktionskinetik 94

3 X Inhaltsverzeichnis 2.8 Zündprozesse Thermische Explosion Chemische Explosion und Zündverzug Zündgrenzen und Zündbedingungen Flammenausbreitung Vorgemischte Verbrennung Detonation Nicht-vorgemischte Verbrennung Brennstoffzelle Idealisierte Motorprozesse Kenngrößen Vereinfachter Vergleichsprozess Vollkommener Motor Ergebnisse der genauen Berechnung Einflüsse auf den Wirkungsgrad des vollkommenen Motors Aufgeladener vollkommener Motor Gleichraumgrad Exergiebilanz des vollkommenen Motors Analyse und Simulation des Systems Brennraum Einleitung Nulldimensionale Modellierung Modellannahmen Grundgleichungen des Einzonenmodells Zustandsgrößen des Arbeitsgases Gaszusammensetzung und Luftverhältnis Gaskonstante Innere Energie Enthalpie Realgasverhalten Brennverlauf Ideale Verbrennung Ersatzbrennverläufe Ersatzbrennverläufe bei geänderten Betriebsbedingungen Nulldimensionale Verbrennungssimulation Wandwärmeübergang Wärmedurchgang Gasseitiger konvektiver Wärmeübergang Gasseitiger Wärmeübergang durch Strahlung Experimentelle Erfassung des gasseitigen Wandwärmeübergangs Vergleich verschiedener Ansätze für Wandwärmeübergang Wärmemanagement und thermisches Netzwerk Ladungswechsel Kenngrößen des Ladungswechsels Massenverläufe aus Energiesatz 228

4 Massenverläufe mittels Durchflussgleichung Berechnung der Spülung Abgasrückführung Zusammenstellung der Gleichungen des Einzonenmodells Zwei- und Mehrzonenmodelle Modellannahmen und Grundgleichungen Zweizonenmodell mit unverbrannter und verbrannter Zone Modell mit mehreren Verbrennungsgaszonen Kammermotoren Quasidimensionale Modellierung Ladungsbewegung Verbrennungssimulation Wärmeübergang Schadstoffbildung Überblick Stickoxide Kohlenwasserstoffe und Ruß Dreidimensionale Modellierung Rechenprogramme Beispiele zur CFD-Simulation Ein- und Auslasssystem, Aufladung Einlass-und Auslasssystem Berechnungsverfahren Berechnungsbeispiele Aufladung Zusammenwirken von Motor und Lader Zweitaktmotor Viertaktmotor Ladeluftkühlung Mechanische Aufladung Abgasturboaufladung Charakteristische Betriebslinien Beaufschlagungsarten der Turbine Abgasturboaufladung von Viertaktmotoren Abgasturboaufladung von Zweitaktmotoren Kennfelddarstellung Berechnung der Aufladung bei stationären Betriebszuständen Berechnung der Aufladung bei instationären Betriebszuständen Wellendynamische Aufladeeffekte Schwingrohraufladung Resonanzaufladung Auslegungsbeispiele Drackwellenlader Sonderformen der Aufladung Zweistufige Aufladung 337

5 2 Miller-Verfahren Hyperbaraufladung Registeraufladung Turbocompound 341 Analyse des Arbeitsprozesses ausgeführter Motoren 343 Methodik Energiebilanz des gesamten Motors Energiebilanz des Brennraums Wirkungsgrade und Verlustanalyse 349 Ergebnisse Zweitakt-Ottomotor Viertakt-Ottomotor Ottomotor mit direkter Benzineinspritzung PKW-Dieselmotor mit direkter Einspritzung und Turboaufladung LKW-Dieselmotor mit direkter Einspritzung und Turboaufladung Großmotoren Ältere analysierte Motoren Vergleichende Brennverlaufsanalyse Vergleich von Wirkungsgraden und Mitteldrücken Vergleichende Verlustanalyse 382 Anwendung der thermodynamischen Simulation 387 Simulation in der Motorenentwicklung 387 Simulation des gesamten Fahrzeugs 391 Anhänge 395 A Stoffgrößen 397 В Zylindervolumen und Volumenänderung 460 Literatur 462 Namen-und Sachverzeichnis 471