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132 5 Modellbildung des Emissionsverhaltens

Bild 5.2: Prozentualer Rußertrag als Funktion von Luftverhältnis und Temperatur [156]

Wie bereits angemerkt, ist die Rußentstehung von der Temperatur abhängig. Der Temperaturein-

ﬂuss lässt sich gemäß Bild 5.2 durch eine Glockenkurve beschreiben. Wie aus der Darstellung

hervorgeht, ergibt sich der höchste Rußertrag im Temperaturintervall 1500 K < T < 1900 K. Zu-

dem ist ist ein exponentieller Anstieg der Rußemissionen für Luftverhältnisse <0;6 zu erkennen

[156]. Der eng begrenzte Temperaturbereich kann damit erklärt werden, dass die zur Keimbildung

erforderlichen Radikale wie z. B. C

erst ab einer gewissen Mindesttemperatur gebildet wer-

den. Bei sehr hohen Temperaturen werden die Rußvorläufer hingegen aufgespalten und oxidiert.

Während die Rückbildung von Stickoxiden bei der motorischen Verbrennung von untergerordne-

ter Bedeutung ist (siehe Abschnitt 5.1.1), spielt der Abbauprozess des Rußes eine entscheidende

Rolle. Wie aus der Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Rußemissionen in Bild 5.1 abzulesen

ist, wächst die Rußkonzentration nach Brennbeginn zunächst stark an. Während der Diffusions-

verbrennung und in der Ausbrandphase wird jedoch ein Großteil des gebildeten Rußes wieder

oxidiert. Die Rußkonzentration sinkt auf einen Bruchteil der Maximalkonzentration ab. Der End-

wert wird üblicherweise durch die A/jointfilesconvert/354834/bgasmessung erfasst. Bei der Modellierung ergibt sich das

Problem, dass der Endwert nur eine sehr kleine Differenz zwischen den großen Integralwerten

der Bildungs- und Oxidationsrate darstellt. Selbst bei Vorliegen hinreichend genauer Modelle für

die Rußformation und den Rußabbau können große relative Fehler in der endgültigen Rußmenge

entstehen. Die Vorhersage der Rußemissionen unterliegt damit erheblichen Unsicherheiten [196].

5.2 Modellierungsansätze

Wie in Abschnitt 5.1 erläutert, sind die Stickoxid- und Rußemissionen maßgeblich von der loka-

len Brennraumtemperatur und dem lokalen Luftverhältnis abhängig. Die physikalisch-chemische

Modellierung der Schadstoffentstehung erfordert daher die Verwendung mehrzoniger bzw. mehr-

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