Ein Beitrag zur erweiterten numerischen Modellierung eines abgasturboaufgeladenen Nfz–Dieselmotors mit variabler Turbinengeometrie im Rahmen der Motorprozesssimulation

In diesem Band wird die Kombination einer erweiterten physikalischen Abbildung der Abgasturbolader-Simulationsmethodik mit einer datenbasierten Beschreibung des Hochdruckprozesses sowie des Emissionsverhaltens eines Nutzfahrzeugdieselmotors vorgestellt. Dabei steht die Anhebung der Vorhersagegüte von stationären und transienten Motorprozesssimulationen im Fokus. Die erweiterte Modellierungsmethodik des Aufladeaggregates umfasst einen modellbasierten Ansatz zur Wärmestromkorrektur der am Heißgasprüfstand gemessenen Verdichterwirkungsgrade, einen physikalisch mathematischen Ansatz zur Extrapolation der Turbinenkennfelder über den erforderlichen Druckverhältnisbereich sowie die Entwicklung eines vereinfachten Wärmeübertragungsmodells des Abgasturboladers. Das auf Basis eines Einzylinder-Forschungsaggregates erzeugte datenbasierte Verbrennungs- und Emissionsmodell zeigt eine akkurate Abbildung des Hochdruckprozesses sowie eine zufriedenstellende Vorhersagegüte der Stickoxidemissionen im stationären und transienten Motorbetrieb auf. Aus der Gegenüberstellung der erweiterten und konventionellen Simulationsmethodik geht hervor, dass der erweiterte Ansatz eine signifikante Steigerung der Ergebnisqualität von stationären und transienten Motorprozesssimulationen ermöglicht. Die entwickelte Kombination eignet sich als nützliches Werkzeug zur Erzeugung von belastbaren Simulationsergebnissen im Powertrain-Entwicklungsprozess.