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Zur Verringerung von Schadstoffen aus verbrennungsmotorischen Abgasen nehmen Abgasnachbehandlungskonzepte neben innermotorischen Maßnahmen eine zentrale Rolle ein. Der Modellierung und numerischen Simulation von Abgasnachbehandlungskomponenten wie Katalysatoren und Dieselpartikeltern kommt während des gesamten Entwicklungsprozesses eine besondere Bedeutung zu. Im Rahmen der Vorauslegung von Abgasanlagen werden zur Erfüllung gesetzlicher Abgasvorschriften unter Berücksichtigung motorspezifischer Emissionen Berechnungen der
Abgasnachbehandlungskomponenten durchgeführt. Zunehmend werden numerische Berechnungsverfahren auch zur Entwicklung neuer Regelungs- und Diagnosestrategien für Motorsteuergeräte herangezogen.
Die Vorlesung führt in die physikalischen Grundlagen zur Beschreibung von Abgasnachbehandlungskomponenten ein. Hierzu werden wesentliche Inhalte aus Wärme- und Stoffübertragung, Strömungsmechanik und Thermodynamik zusammengetragen. Ein Schwerpunkt bildet die Einführung in heterogen katalysierte chemische Reaktionen. Als Voraussetzung zur numerischen Umsetzung werden Diskretisierungsmethoden wie das Verfahren der Finiten Volumen vorgestellt. Die dargestellten Grundlagen werden zur Modellierung von Abgaskatalysatoren und Dieselpartikelfilter
angewendet und dabei vertieft. In einer Übung werden einfache Modelle in MATLAB/Simulink erstellt, Simulationen durchgeführt und experimetenllen Daten gegenüber gestellt. Theoretisch abgeleitete Zusammenhänge werden dabei direkt umgesetzt und ein tieferes Systemverständnis vermittelt. |
