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3 Modellierung der dynamischen Gemischbildung
Die Ermittlung der Luftmasse kann durch die folgenden drei Verfahren erfolgen:
• Bestimmung der Luftmasse aus dem Saugrohrdruck (p s ),
• Bestimmung der Luftmasse mittels Drosselklappenwinkel (α DK ),
• Messung der Luftmasse mittels HFM 1 .
Alle diese Verfahren unterscheiden sich im Bezug auf Dynamik, Genauigkeit im stationären
Betriebspunkt und Störeinflüsse. Für den interessierten Leser sind diese Verfahren
von Scherer [28] beschrieben. Bei dem verwendeten Aggregat wird die Luftmassenbestimmung
im Normalbetrieb mit dem HFM realisiert. Bei Sensorausfall oder fehlerhaftem
Sensorsignal wird im Notlauf auf eine Luftmassenbestimmung über die Drosselklappe
umgeschaltet.
Im folgenden Unterpunkt wird der Einfluß der richtigen Gemischbildung auf die Emissionen
näher betrachtet. Anschließend wird auf die dynamischen Effekte im Luft- und
Kraftstoffpfad eingegangen und deren Modellierung dargestellt.
3.1 Einfluß der Gemischbildung auf die Emissionen
Für die Abgasaufbereitung eines Serienfahrzeugs mit kanaleinspritzendem Ottomotor
wird der Dreiwegekatalysator eingesetzt, der die Emissionen von Kohlenmonoxid CO,
Kohlenwasserstoff HC und Stickstoffoxid NO x in Kohlendioxid CO 2 , Wasser H 2 O, Stickstoff
N 2 und Sauerstoff O 2 konvertiert.
Allerdings ist die Konvertierungsrate des Katalysators abhängig von der richtigen Zusammensetzung
des Luftkraftstoffverhältnisses bei der Verbrennung im Zylinder. Stellt
man dem Aggregat das Gemisch im stöchiometrischen Verhältnis zur Verfügung, ist die
höchste Konversionsrate des Katalysators gewährleistet. Der Zusammenhang für das
Luftkraftstoffverhältnis ergibt sich zu:
Φ= m luft
m kraft
(3.1)
Daraus läßt sich das auf den stöchiometrischen Betrieb normierte Verhältnis ableiten.
λ =
m luft
m kraft · F stöch
mit F stöch =14.7 (3.2)
Der Zusammenhang der Konvertierungsrate des Dreiwegekatalysators und des Luftkraftstoffverhältnisses
ist in der Abbildung 3.2dargestellt.
1 HeißFilmluftMassenmesser
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