Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

2.3 Zielsetzung der Arbeit
2.3 Zielsetzung der Arbeit
Es sind derzeit keine Arbeiten bekannt, welche den Einfluss von gelöstem Harnstoff auf
das Verdunstungsverhalten theoretisch beschreiben. Für die Beschreibung der thermischen
Zersetzung von Harnstoffpartikeln gibt es keinen gültigen Berechnungsansatz.
Daher werden diese beiden Aspekte, Verdunstung und Thermolyse, in einem ersten
Abschnitt eingehend untersucht und Berechnungsverfahren für den Einsatz in der Strömungssimulation
vorgestellt.
Die eingesetzten Berechnungsansätze für die Spraysimulation werden exemplarisch
für ein Drallventil auf ihre Eignung für die HWL-Dosierung überprüft. Dabei wird
die Berechnung der Sprayausbreitung in ruhender Umgebung und der Einfluss einer
Queranströmung anhand der Vergleichs von Messung und Simulation bewertet und
diskutiert.
Außer den aktuellen Untersuchungen von Musa et al. [84] zur Verdunstungszeit von
HWL-Tropfen auf einer heißen Oberflächen finden sich in der Literatur keine Hinweise
auf das Verhalten von HWL-Tropfen beim Wandkontakt. Sowohl der Wärmeübergang
als auch die Tropfendynamik beim Aufprallen auf Oberflächen sind bis jetzt nicht beschrieben
worden. Es werden deshalb Visualisierungen zum Tropfen/Wand-Kontakt
an Einzeltropfen durchgeführt. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird ein bestehendes
Spray/Wand-Interaktionsmodell [68] für HWL weiter entwickelt. Das Modell wird
durch den Vergleich mit Visualisierungen des Spray/Wand-Kontakts bei verschiedenen
Randbedingungen überprüft. Zur Untersuchung der Spraykühlung werden Temperaturmessungen
in einem Strömungskanal durchgeführt und darauf aufbauend ein
Berechnungsmodell aufgestellt, das den Wärmeübergang zwischen Tropfen und Wand
beschreibt.
Ziel dieser Arbeit ist es, ein grundlegendes Verständnis der physikalisch-chemischen
Vorgänge bei der Einspritzung und Aufbereitung von Harnstoffwasserlösung bei der
dieselmotorischen Abgasnachbehandlung zu erarbeiten. Es soll ein Berechnungsmodell
für die 3D-Strömungssimulation erstellt werden, mit dem die Gleichverteilung und der
Aufbereitungsgrad von Ammoniak vor dem SCR-Katalysator bestimmt werden können.
Die komplette Modellierung wird durch Vergleich mit der gemessenen Reduktionsmittelverteilung
in einem realen Abgasstrang bewertet, und es werden Möglichkeiten
sowie Grenzen der Simulation aufgezeigt.
11