IFS Motorenprüfstand

Institut für Fahrzeugtechnik Stuttgart (IFS)

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Die Optimierung von verbrennungsmotorischen Antrieben (Otto- und Dieselmotoren) sowie von Hybrid- und Brennstoffzellenantrieben stehen im Fokus des Lehrstuhls für Fahrzeugantriebe.

Lehrstuhlinhaber: Prof. Dr.-Ing. Michael Bargende

Forschungsschwerpunkte

Neben der anwendungs- und grundlagenorientierten Lehrtätigkeit im Bereich Fahrzeugantriebe forschen die Mitarbeiter des Lehrstuhls Fahrzeugantriebe in dem Schwerpunkt „Wirkungsgradsteigerung und Emissions- sowie Geräuschminimierung von Fahrzeugantrieben“. Hierbei stehen die systemische Optimierung von verbrennungsmotorischen Antrieben (Otto- und Dieselmotoren) sowie von Hybrid- und Brennstoffzellenantrieben besonders im Fokus.

Folgende Schwerpunkte werden vom Lehrstuhl für Fahrzeugantriebe bearbeitet:

Forschungsprojekte

Hybridantriebe

48V-Mild-Hybrid (MHEV) mit teilhomogener Dieselverbrennung

Laufzeit: 01.01.2018 - 31.03.2022

Ansprechpartner: Jan Klingenstein, M.Sc. und Andreas Schneider, M.Sc.

Projektbeschreibung:
Im Zuge der sich immer mehr verschärfenden Abgasgesetzgebung und der geplanten Einführung der Typgenehmigung im realen Fahrbetrieb müssen speziell für den Dieselmotor Wege gefunden werden, um die vergleichsweise hohen Stickstoffoxid- und Partikelemissionen zu reduzieren. Neben der Elektrifizierung des Antriebsstrangs bietet die Adaption eines teilhomogenen Brennverfahrens eine weitere Lösungsmöglichkeit zur Entschärfung dieses Zielkonfliktes. Besonders für den transienten Motorbetrieb verlangt die ausgeprägte Sensitivität der teilhomogenen Verbrennung auf veränderte Randbedingungen im Luft- und Kraftstoffpfad ein genaues Steuer- bzw. Regelverhalten des Verbrennungsmotors. Die, mit diesem alternativen Brennverfahren einhergehenden, erhöhten Kohlenwasserstoff-Emissionen erfordern den Einsatz eines elektrisch beheizten Katalysators in Verbindung mit dem 48V-Bordnetze eines milden Diesel-Hybrids. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Optimierung der Betriebsstrategie für einen Dieselhybridverbund mit teilhomogener Verbrennung unter Berücksichtigung der Abgasnachbehandlung. Eine Phlegmatisierung des Dieselmotors mit angepasster Verbrennungsregelung erlaubt die Kompensation der Luftpfadträgheit in transienten Phasen und ermöglicht so eine weitere Reduktion der Emissionen. Im Rahmen des beantragten Vorhabens soll das Konzept für reale, RDE-relevante Fahrzustände optimiert werden. Wird im Projekt durch den Versuchsträger nachgewiesen, dass ein Konzept im städtischen Bereich zu einer Reduktion der Schadstoffbelastung führt, ist dies von volkswirtschaftlichem und gesellschaftlichem Gesamtinteresse.

Kernziele des Vorhabens: Kraftstoff- und Schadstoffreduktion durch homogenes Dieselbrennverfahren und Elektrifizierung des Antriebstranges.

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Antriebsstrang 2040

Projektlaufzeit: 01.04.2019 – 30.09.2021

Ansprechpartner: Tobias Stoll, M.Sc.

Projektpartner: Universität Stuttgart, Institut für Akustik und Bauphysik (IABP)

Projektbeschreibung:

Die Studie untersucht mögliche Antriebsstrangkonfigurationen zum Erreichen der CO2-Ziele im Jahr 2040. Es werden eine Limousine, ein Sports Utility Vehicle (SUV) und ein leichtes Nutzfahrzeug (~5 t Zuladung) betrachtet. Im ersten Arbeitsschritt wird der Markt und die Gesetzgebung anhand bestehender Studien und Zielvorgaben untersucht. In einem zweiten Arbeitsschritt erfolgt die Betrachtung möglicher Antriebsstrangkonfigurationen für die zu untersuchenden Fahrzeugtypen. Anschließend werden die vielversprechendsten Fahrzeugkonzepte für eine weiterführende Betrachtung und Simulation ausgewählt. Parallel zur Simulation der Fahrzeugtypen erfolgt eine Analyse der Umweltwirkung der ausgewählten Fahrzeugkonzepte durch ein Life Cylce Assesment. Hierbei werden die Fahrzeugproduktion, die Kraftstoffproduktion (well to tank) und der Kraftstoffverbrauch (tank to wheel) des Fahrzeugs untersucht.

Kernziele des Vorhabens: Gegenüberstellung des Verbrauchs, als auch der Umweltwirkung (CO2-Emissionen) verschiedener zukünftiger Antriebsstrangtechnologien über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeuges.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Kolbenbolzenlagerung II

Laufzeit: 01.04.2017 - 30.06.2020

Ansprechpartner: Denise Branciforti, M.Sc.

Projektpartner:

Universität Kassel, Institut für Antriebs- & Fahrzeugtechnik

HAWK, Hildesheim/Holzminden/Göttingen

Institut für Analytische Messtechnik Hamburg e. V., IAM-Hamburg e. V.

Projektbeschreibung:
Erhöhung der Betriebssicherheit der Kolbenbolzenlagerung. Im Rahmen des abgeschlossenen Forschungsvorhabens "Kolbenbolzenlagerung" konnte die lokale zeitliche und räumliche Schmierfilmbildung in den kolben- und pleuelseitigen Bolzenlagern als eine wesentliche Einflussgröße auf das Bewegungs- und Tragverhaltens des Kolbenbolzens identifiziert werden. Bislang liegen allerdings nur unzureichende Kenntnisse über die genauen Transportmechanismen zur Schmierstoffversorgung der Bolzenlager vor, die für eine Simulation der Schmierungsverhältnisse an den Lagerrändern und im Inneren erforderlich sind. Ziel des Vorhabens ist es, über ein verbessertes Verständnis der Ölversorgungssituation und der Identifikation von kritischen Mischreibungs- und Teilfüllungszuständen eine betriebssichere Auslegung der Kolbenbolzenlagerung zu erreichen. Experimentelle Untersuchungen liefern hierzu genaue Informationen über zeitlich veränderliche Festkörperkontakte in den Lagerstellen, sowie Reibwertkennfelder in Abhängigkeit der Temperatur, der Materialpaarung und des Schmierstoffzustandes. Die Ergebnisse werden mit den Simulationsergebnissen abgeglichen und führen - aufbauend auf der vorhandenen Software - zu einem verbesserten Simulationsmodell zur Analyse und Optimierung der Kolbenbolzenlagerung. Mit Hilfe der experimentellen und simulatorischen Erkenntnisse erfolgt eine Definition schadensrelevanter Mechanismen mit dem Ziel einer betriebssicheren Auslegung und der Reduktion der CO2-Emission durch Minimierung der Reibleistung.


Kernziele des Vorhabens:
Definition schadensrelevanter Mechanismen der Kolbenbolzenlagerung - betriebssichere Auslegung und der Reduktion der CO2-Emission durch Minimierung der Reibleistung.

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen / Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Methode zur Reibungsmessung während des Zündvorgangs

Projektlaufzeit: 01.04.2018 - 30.11.2020

Ansprechpartner: Kevin Huttinger, M.Sc.

Projektpartner:

Universität Kassel, Institut für Antriebs- & Fahrzeugtechnik

Projektbeschreibung:

Zunehmender Verbrennungsdruck ist bei der Hubraumreduzierung von Motoren (Downsizing) unvermeidbar. Selbst wenn dabei die Haltbarkeit der Motoren aufrechterhalten werden kann, ist es nicht wünschenswert, die Reibungsverluste zu erhöhen. Die Reibung hängt hauptsächlich von der Verbrennungsdruckkurve ab. Im Allgemeinen wird angenommen, dass die Reibung von der Größe des Verbrennungsdrucks abhängig ist. Abhängig von der Charakteristik der Druckkurve, d.h. Größe und Kurbelwinkellage des Spitzendrucks treten trotz konstantem indiziertem Mitteldruck und konstanter Drehzahl aber Reibungsunterschiede auf. Der Grund dafür ist wahrscheinlich die Änderung des Schmierungszustandes. In der Motorentwicklung variiert die Verbrennungsdruckkurve in Abhängigkeit des Betriebspunkts und des Motortyps, so dass das Design unter Berücksichtigung dieses Effekts optimiert werden sollte. In den letzten Jahren hat die Betriebshäufigkeit bei niedrigen Öltemperaturen z.B. durch HEV zugenommen, weshalb die Optimierung über einen weiten Temperaturbereich erfolgen soll. Daher sind die Schmierungsbedingungen und die Reibung in Abhängigkeit von der Verbrennungsdruckkurve und der Öltemperatur genau zu simulieren und durch hochgenaue Prüf- und Messtechnik zu validieren. Damit können der Verbrennungsprozess und die Öltemperatur in einem frühen Entwicklungsstadium optimiert werden. Gleichzeitig sollte es möglich sein, eine gleichwertige Haltbarkeit mit kostengünstigeren Lagern zu erreichen. Letztendlich ist es wünschenswert, das Modell innerhalb des FVV-Zylindermoduls verwenden zu können.

Kernziele des Vorhabens: Methodenentwicklung zu Messung der Lagerreibung unter dem Einfluss der Zylinder-Druck Kurve.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

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Abgasnachbehandlung vor Abgasturbine

Laufzeit: 01.05.2018 - 31.12.2020

Ansprechpartner: Martin Angerbauer, M.Sc.

Projektpartner: TU Berlin, Institut für Land- und Seeverkehr (VKM)

Projektbeschreibung:
Eine weitere Verschärfung der Gesetzgebung von gasförmigen Emissionen und von Partikelemissionen wird erwartet. Deshalb ist das grundlegende Verständnis der Schadstoffentstehung und Wechselwirkungen besonders wichtig, um Möglichkeiten der Reduzierung der Schadstoffe zu finden.


Kernziele des Vorhabens:
• Analyse der zu untersuchenden ANB-Architekturen vor Abgasturbine => z.B. DOC / LNT und optional cDPF / SDPF
• Einfluss von Katalysatoren und Partikelfiltern auf die Abgasturbine bzw. das ATL-System bei Normal- und Fettverbrennung
=> Abgasmassenstrom, Impuls, Enthalpie, Wirkungsgrad, thermische und mechanische Haltbarkeit, Konvertierungsrate, …
• Einfluss der Position vor Abgasturbine auf Katalysatoren (Druckniveau, Druckpulsationen, Spitzentemperaturen und Temperaturniveau, Konvertierungsrate)
• Analyse und Abhilfemassnahemen in Bezug auf den dynanmischen Drehmomentaufbau => Aufladekonzepte, Ladedruckregelung
• Temperaturregelung von Katalysatoren, des DPF und der Turbine => Katalysatoraufheizung und aktive DPF-Regeneration.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

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Abgeschlossene Projekte

Auswirkungen von instationären Anströmeffekten auf die Fahrzeugaerodynamik   

Projektlaufzeit: 36 Monate (abgeschlossen 2020)

Projektpartner: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Göttingen

Ansprechpartner

Lehrstuhl Kraftfahrwesen Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Wagner/

Prof. Dr.-Ing. J. Wiedemann

Dr.-Ing. Felix Wittmeier

Telefon +49 711 685-69464

Auswirkungen von instationären Anströmeffekten auf die Fahrzeugaerodynamik

Die Aerodynamik eines Fahrzeugs wird nach aktuellem Stand der Technik im Serienentwicklungsprozess unter stationären Anströmbedingungen mit möglichst geringer Turbulenz optimiert. Dies simuliert unter Zuhilfenahme der Bodensimulation und Raddrehung das Fahren durch ruhende Luft. Dabei wird der Einfluss von Umwelt- und Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel böiger Seitenwind oder andere Verkehrsteilnehmer nicht beachtet. Zwar wird bereits heute mit Hilfe von Winkelreihen der Einfluss einer Seitenwindkomponente auf das Fahrzeug untersucht, jedoch stellt diesen nur den stationären Fall eines konstanten Seitenwinds dar. Allerdings ist zu beachten, dass die Anströmsituation neben den instationären Einflüssen des natürlichen Windes auch anderen Einwirkungen unterliegt, die beispielsweise durch andere Verkehrsteilnehmer hervorgerufen werden. Dadurch werden die Anströmgeschwindigkeiten und -winkel auf der Straße kontinuierlich beeinflusst. Folglich ist die Anströmsituation eine zeitlich veränderliche Größe. Veranschaulicht werden kann dies durch das Fahren im Nachlaufgebiet vorherfahrender Fahrzeuge oder die Interaktion mit einem überholenden oder entgegenkommenden Fahrzeug. Versuche haben gezeigt, dass die real auf der Straße auftretenden Anströmbedingungen mit der beschriebenen Vorgehensweise im Windkanal bisher nicht ideal abgebildet werden können. Eine Ursache dafür ist die stationäre Betrachtung, bei der nur sehr geringe Turbulenzen in der Anströmung vorliegen. Um den Luftwiderstand auch bei realistischer Straßenfahrt zu optimieren, werden neue Ansätze und Methoden benötigt anhand derer der Einfluss der instationären Anströmung auf das Fahrzeug erfasst und analysiert werden kann. Dies ist Inhalt des hier vorgestellten, vom Arbeitskreis 6 (Aerodynamik) der Forschungsvereinigung Automobiltechnik (FAT) geförderten, Projekts. Die Entwicklung und Bewertung einer Methode zur Bestimmung der realen aerodynamischen Beiwerte unter Berücksichtigung der Implementierung in den Fahrzeugentwicklungsprozess ist das Hauptziel dieses Forschungsprojekts. Mit einer solchen Methode sollen die real durch die Aerodynamik verursachten CO2-Emissionen ermittelt und gezielt weiter reduziert werden können.

Im Arbeitskreis 6 der FAT sind Vertreter aller deutschen Automobilhersteller vertreten, so dass die Ergebnisse direkt in die Entwicklung neuer Fahrzeuge einfließen können

Kernziele des Vorhabens sind

Bestimmung der realen Anströmbedingung bei Straßenfahrt; Entwicklung einer Untersuchungsmethode, um die realen Anströmbedingungen im Windkanal und in CFD darzustellen; Untersuchung der am Fahrzeug auftretenden aerodynamischen Effekte aufgrund der instationären Anströmung.

Projektförderung Fördermittelgeber Forschungsvereinigung Automobiltechnik (FAT) AK-6 Aerodynamik

Abschlussbericht

 

Projektlaufzeit:01.03.2019- 28.02.2019

Ansprechpartner: Sebastian Croenert, M.Sc.

Projektpartner:

RWTH Aachen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA)

RWTH Aachen, Institut für Technische Verbrennung (ITV)

Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Elektrische und Thermische Energiesysteme, Lehrstuhl Thermodynamik/Thermische Verfahrenstechnik

Projektbeschreibung:

Die Reduzierung der CO2-Emissionen ist eine weltweite Herausforderung. Um den Problemen auf der ganzen Welt gerecht zu werden, verbessern die Kraftstoffe der neuen Generation die thermische Effizienz des Motors und reduzieren die Emissionen. Aus Sicht der Verbrennungswissenschaft ist es wichtig, Kraftstofftechnologien zu untersuchen, da Ölraffinerieprozesse neben dem Argument zum E-Fuel noch ein großes Potenzial zur CO2-Reduktion haben. Daher möchten wir uns auf die Kraftstoffe der neuen Generation konzentrieren, die die Magerverbrennung und die AGR-Verbrennung verbessern und das Klopfen aus verbrennungswissenschaftlicher Sicht mildern. Hauptziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Motor- und Kraftstoffkooptimierungsmethode, um zu bewerten, wie die Kraftstoffzusammensetzung einen systematischen Beitrag zu umweltfreundlichen Antriebssträngen leisten kann. Die Methodik zielt darauf ab, das Betriebsverhalten des Motors und den Kraftstoff bei gleichzeitiger Verbesserung der Verbrennungseigenschaften zu optimieren. Das Projekt wird thematisch in fünf Arbeitspakete unterteilt: Kraftstoffdesign und Reaktionskinetik, Thermodynamische Tests, numerische Untersuchungen, 0D/QD-basierte Messanalyse und Verbesserung von QD-Modellen für zukünftige Kraftstoffzusammensetzungen und Kraftstoffmischungsoptimierung.

Kernziele des Vorhabens: Wie können neue Generationen von Kraftstoffen und deren Zusammensetzung systematisch dazu beitragen, den Wirkungsgrad zu verbessern und die Emissionen für eine nachhaltige Mobilität zu reduzieren.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Basismodell Klopfen und Einflussgrößen

Projektlaufzeit: 01.06.2018 – 30.11.2020

Ansprechpartner: Marco Hess, M.Sc.

Projektpartner:

RWTH Aachen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA)

RWTH Aachen, Institut für Technische Verbrennung (ITV)

Projektbeschreibung:

Bei Turbo-Ottomotoren ist Klopfen eine der wichtigsten Auslegungsgrenzen. Gleichzeitig ist es eines der in der 0D/1D-Simulation am schwierigsten vorhersagbaren Phänomene. Hieraus ergibt sich eine wesentliche Einschränkung bzgl. der Vorhersagefähigkeit von 1D-Modellen von Turbo-Ottomotoren, z.B. bei der Anwendung in Konzeptstudien. Die letzten Arbeiten innerhalb der FVV am 0D-BasisKlopfmodell fanden i.W. von 1998-2001 (Vorhaben "Klopfkriterium") statt, einige Ergänzungen folgten im Vorhaben "wirkungsgradoptimaler Ottomotor II" (2009). In den letzten 17 Jahren seit dem FVV-Vorhaben "Klopfkriterium" hat sich sowohl die Motorentechnologie weiterentwickelt (das FVV-Projekt "Klopfkriterium" wurde 2001 noch am Saugmotor durchgeführt), ebenso konnten viele Erfahrungen mit den Modellen von 2001 und 2009 gesammelt werden. Hieraus ergeben sich vielfältige Ideen zu möglichen Modellverbesserungen und Erweiterungen. Bisherige und beantragte FVV-Projekte zur Weiterentwicklung der 0D/1D-Klopfmodelle beschränken sich auf spezielle Anwendungsfälle (z.B. VL-AGR, methanbasierte Kraftstoffe). Eine Weiterentwicklung des "Basis-Klopfmodells" fand in den letzten 17 Jahren nicht statt, obwohl viele Erfahrungen mit diesem Modell bei FVV-Mitgliedern gewonnen werden konnten. Ziel dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung des "Basismodells", um eine höhere Vorhersagegüte erreichen zu können. Diese Weiterentwicklung sollte zum einen Modellgrenzen und -unsicherheiten bei aktuellen Anwendungen adressieren, zum anderen sollte das Modell gleichzeitig für zukünftige Anforderungen validiert oder ggf. erweitert werden.

Kernziele des Vorhabens: Weiterentwicklung von Klopfmodellen für die 0D/1D-Motorprozessrechnung für aktuelle und zukünftige Anforderungen.

Weiterentwicklung des "Basis-Klopfmodells-0D/1D".

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Emissionsmodellierung der dieselmotorischen Verbrennung mit variabler Ventilsteuerung

Projektlaufzeit: 01.08.2016 - 29.02.2020

Ansprechpartner: Qirui Yang, M.Sc.

Projektpartner:

TU Berlin, Institut für Land- und Seeverkehr, FG Fahrzeugantriebe (VKM)

Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Elektrische und Thermische Energiesysteme, Lehrstuhl Thermodynamik/Thermische Verfahrenstechnik

Projektbeschreibung:

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung und Analyse von motorischen Zusammenhängen von variablen Ventilerhebungskurven auf Rohemissionen, Verbrauch, Abgastemperaturen und Wechselwirkungen. Dabei soll besonders auf die Vorhersage von NOx- HC- und CO-Rohemissionen eingegangen werden. Die Wechselwirkungen der variablen Ventilsteuerzeiten auf andere Komponenten des Luftpfades soll dabei ganzheitlich mit untersucht werden. Dafür wird eine Kombination aus 0-D-, Q-D-, 1-D- und auch 3-D-Simulationen basierend auf detaillierter chemischer Kinetik sowie Experimenten mit einem Einzylinder-Forschungsmotor mit vollvariablem Ventiltrieb vorgeschlagen.
Durch den Abgleich von 0-D, 1-D und 3-D Simulationsmodellen wird die Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf bauähnliche Motoren der einzelnen Original Equipment Manufacturers (OEM) gewährleistet.

Die voraussichtlichen Ergebnisse dieses Projekts sind:

  • Umfangreiche Messdaten, die die verschiedentlichen Zusammenhänge des Einsatzpotentials variabler Ventiltriebe bei Dieselmotoren zeigen. Durch den Einsatz eines vollvariablen, elektrohydraulischen Ventiltriebs können die unterschiedlichen Effekte einzelner Ventilhubsstrategien gezielt dargestellt werden.

  • Eine 0-D basierte Simulationsmethode, die die Effekte von variablen Ventilsteuerzeiten auf die Abgasemissionen in Dieselmotoren berechnen kann. Das stochastische Reaktormodell wird für einen vorgegebenen Motor abgestimmt, um die Motorleistungs-parameter und die Abgasemissionen abhängig von der VVT Strategie und für das gesamte Motorkennfeld zu simulieren. Weiterhin erlaubt diese Methode eine Optimierung der VVT Strategie hinsichtlich der Minimierung der Rohemissionen.

Kernziele des Vorhabens: Emissionsmodellierung der dieselmotorischen Verbrennung mit variabler Ventilsteuerung.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

HC/CO-Modell

Projektlaufzeit: 01.01.2018 - 31.07.2020

Ansprechpartner: Christian Schnapp, M.Sc.

Projektbeschreibung:

In diesem Projekt wird ein phänomenologischer 0D/1D-Ansatz erarbeitet um die innermotorische Bildung der Rohemissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid für Dieselmotoren zu simulieren. Das Modell soll das Niveau der HC- und CO-Emissionen sowohl in stationären als auch in transienten Betriebsbedingungen vorhersagen. Die Ergebnisse des Modells für die HC- und CO-Bildung sind sowohl für die Emissionsvorhersage und darüber für die Abgasnachbehandlung und den Regenerationsbetrieb interessant. Außerdem sind diese Emissionen beim Dieselmotor je nach Betriebspunkt für eine präzise Vorhersage des Wirkungsgrades und damit des Kraftstoffverbrauchs relevant. Zur Vorhersage der Bildung von HC und CO muss das Modell die relevanten Inhomogenitäten bei der dieselmotorischen Verbrennung abbilden. Hierbei sind insbesondere die lokal mageren und fetten Bereiche relevant. Wobei für die HC-Emissionen zusätzlich noch die Flammenlöschung in der Nähe der Brennraumwände relevant ist. In Kombination mit stark vereinfachten chemischen Reaktionsmechanismen lassen sich mit diesen modellierten Inhomogenitäten die HC- und CO-Bildung vorhersagen.

Kernziele des Vorhabens: Simulation der innermotorischen Bildung der Rohemissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid für Dieselmotoren.

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Abschlussbericht

ICE2025+: Ultimate System Efficiency

Laufzeit: 01.03.2018 - 31.10.2020

Ansprechpartner: Feyyaz Negüs, M.Sc. und Viktoria Kelich, M.Sc.

Projektpartner:

RWTH Aachen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA)

TU Braunschweig, Institut für Verbrennungskraftmaschinen (IVB)

TU Darmstadt, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe (VKM)

Projektbeschreibung:
CO2-Ziele im Bereich von 68 bis 75 g CO2/km werden ab 2025 innerhalb der Europäischen Union erwartet. Dieses ehrgeizige Ziel wird nur mit einer großen Eindringtiefe von hybridisierten Antriebssträngen erreicht. Daraus ergibt sich die Aufgabe für jeden Hersteller, ein Antriebssystem mit einem günstigen Kosten-Nutzen-Verhältnis zu entwickeln. Integraler Bestandteil eines solchen Systems wird höchstwahrscheinlich ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor sein.

Die CO2-Vorteile sollten sowohl durch einen durchdachten Einsatz der Hybridisierung (Lastpunktverschiebung, Rekuperation, etc.) als auch durch die Verbesserung des Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors selbst entstehen. Zu diesem Zweck sollten mehrere Technologien und deren Kombinationen untersucht werden, wie z.B. höhere Verdichtungsverhältnisse in Kombination mit Miller, hochbelastbare AGR oder schlagfeste Kraftstoffe. Ziel des Projekts ist die Optimierung des Verbrennungsmotors mit dem Ziel, einen Gesamtmotorwirkungsgrad von nahezu 45% in den für den Betrieb von HEVs oder PHEVs relevanten Motorbetriebspunkten zu erreichen. Das Ergebnis des Projekts ist eine Bewertung, welche Technologien in Bezug auf den Gesamtmaschinenwirkungsgrad am effektivsten sind, ein minimales Risiko darstellen und vorzugsweise ergänzend zur Verbesserung der Motoreneffizienz eingesetzt werden können.


Kernziele des Vorhabens:
Die Untersuchung des Fremdzündungsmotors auf seinen Wirkungsgrad durch 0D/1D-Simulation.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Nachoxidation (HC, CO und Partikel) im Abgaskrümmer bei Ottomotoren

Laufzeit: 01.10.2018 - 28.02.2021

Ansprechpartner: Rodolfo Tromellini, M.Sc., Jan Przewlocki, M.Sc. und Viktoria Kelich, M.Sc.

Projektpartner:

Chiba University National University, Japan

Meiji University, Japan

Projektbeschreibung:

Die Einführung immer dynamischerer Fahrzyklen für die Pkw-Typgenehmigung, wie WLTP- oder sogar Messungen des realen Fahrbetriebs (RDE), erfordert eine Verbesserung des transienten Motorverhaltens bei gleichzeitiger Minimierung der Emissionen. Die Nachoxidation von fetten Verbrennungsprodukten im Abgaskrümmer mit spülender Frischluft ist eine vielversprechende Maßnahme, um dieses Ziel zu erreichen.

Das Spülen des Zylinders verringert den darin enthaltenen Restgasgehalt, reduziert die Brennraumtemperatur und der erhöhte Massenstrom verbessert das dynamische Verhalten des Abgasturboladers. Durch den daraus resultierenden Sauerstoffüberschuss wird ein effektiver Betrieb des Dreiwegekatalysators behindert. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, ist Bindung des überschüssigen Sauerstoffs durch eine Oxidation mit den Produkten einer fetten Verbrennung aus dem Brennraum. Dadurch kann durch die Erhöhung der Abgasenthalpie das dynamische Verhalten des Turboladers zusätzlich verbessert werden. Die fette Verbrennung senkt außerdem die Temperatur im Brennraum, was die Klopfneigung verringert. Ein weiterer Nutzen der Nachoxidation ist die Möglichkeit, den Katalysator schneller auf Betriebstemperatur zu bringen.

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Nachoxidationsmodells für die 0D/1D-Simulation. Um dieses Modell entwickeln zu können, ist ein tiefes Verständnis des entscheidenden Misch- und Oxidationsprozesses von Spülluft und fetten Verbrennungsprodukten erforderlich.

Im Rahmen dieses Projekts werden 3D-CFD-Simulationen einschließlich der Reaktionskinetik in Kombination mit Prüfstandmessungen durchgeführt. Zur Reduktion der 3D-CFD-Rechenzeit wird ein reduzierter Reaktionsmechanismus, der alle wichtigen chemischen Prozesse der Nachoxidation abdeckt, entwickelt.

Das im Verlauf des Projekts entwickelte Nachoxidationsmodell wird basierend auf Prüfstandmessungen erweitert, um auch Prozesse innerhalb der Turbine abbilden zu können.

Schließlich wird ein RDE-Fahrzyklus simuliert, um zum einen das Potential der Nachoxidation aufzuzeigen und zum anderen den Einfluss kritischer Beschleunigungsmanöver auf die Anwendbarkeit auf Nachoxidation zu bewerten.

Kernziele des Vorhabens: Entwicklung eines Nachoxidationmodells auf 0D/1D Ebene.

Fördermittelgeber:

FVV-EM - FVV-Projekte mit Eigenmittel-Förderung

CORNET - Collective Research Networking

BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Pkw-CNG-Zündstrahlverfahren

Projektlaufzeit: 01.08.2017 - 31.03.2021

Ansprechpartner: Simon Hummel, M.Sc.

Projektbeschreibung:

Untersuchungen zu einem CNG-Zündstrahl-Brennverfahren

Bei der Darstellung von monovalenten CNG-Brennverfahren mit hohen Spitzendrücken stellen die aktuell in Ottomotoren eingesetzten Zündsysteme eine Restriktion dar. Zündstrahlsysteme, welche durch die Selbstzündung von geringen Mengen eines zündwilligen, direkt eingebrachten Kraftstoffes (z.B. Dieselkraftstoff) gekennzeichnet sind, bieten hier eine interessante Alternative. Deshalb soll im Rahmen dieses Projekts untersucht werden, in wie weit mittels verschiedener Kraftstoffe, die mit einem Benzin-Einspritzsystem eingespritzt werden, eine Zündung für ein Erdgas/Luft-Gemisch dargestellt werden kann. Das Zündstrahlverfahren wird bis dato in Großmotoren eingesetzt. Ziel dieses Projekts ist eine Potenzialabschätzung der zu untersuchenden Kraftstoffe und eine Bewertung dieses Konzepts für Motoren in Pkw-Größe. Dazu werden zunächst optische Untersuchungen am flüssigen Zündstrahl vorgenommen. Mittels Highspeed-Fotografie und PDA-Messtechnik können die detaillierten Eigenschaften des Zündstrahls erforscht und optimiert werden. Nachfolgend wird das Brennverfahren auf einem Einzylinderforschungsmotor am Prüfstand umfangreich untersucht.

Kernziele des Vorhabens: Potenzialabschätzung der zu untersuchenden Kraftstoffe und Gesamtbewertung des Konzepts Zündstrahl-Brennverfahren für Pkw-Gasmotoren.

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Schnelle Vorhersage von klopfenden Verbrennungen in Ottomotoren

Projektlaufzeit: 01.10.2019 - 30.09.2021

Ansprechpartner: Nicolas Fajt, M.Sc.

Projektpartner:

RWTH Aachen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA)

Projektbeschreibung:

Methodenentwicklung für ein prädiktives, schnelles und robustes 0D-Simulationswerkzeug zur Berechnung von motorischem Klopfen und zyklischen Schwankungen unter Berücksichtigung des stochastischen Auftretens dieser Phänomene, Brennstoffeinflüssen und deren Wechselwirkungen. 

Die Entwicklungsanstrengungen zur Wirkungsgradsteigerung von Ottomotoren zielen darauf ab, die Tendenz zum motorischen Klopfen zu verringern und die Verbrennungsstabilität zu verbessern, die eng mit den zyklischen Schwankungen zusammenhängen. Die stochastische Natur dieser Merkmale machen eine zuverlässige, schnelle Simulation zu einer anspruchsvollen, bisher nicht zufriedenstellend gelösten Aufgabe. Folglich beruhen die meisten Simulationsmethoden fast ausschließlich auf umfangreichen experimentellen Daten zur Simulation von Klopfen.  

Dieser Nachteil kann durch die Verwendung eines stochastischen Reaktor-Models und der Nutzung des Detonationsdiagramms von Bradley zur Klopfidentifikation vermieden werden.  

Die Allgemeingültigkeit der Bedingungen zur Entwicklung von Detonationsgrenzen in diesem Diagramm wurde jedoch noch nicht verifiziert (z. B. für verschiedene Benzinsurrogate, Motortypen und Betriebsbedingungen).

Kernziele des Vorhabens: Entwicklung eines schnellen und robusten Simulationswerkzeugs zur Vorhersage von klopfenden Verbrennungen für Ottomotoren.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Spraymodel für direkteinspritzende Ottomotoren

Laufzeit: 01.01.2019 - 31.12.2021

Ansprechpartner: Cornelius Wagner, M.Sc. und Viktoria Kelich, M.Sc.

Projektpartner:

TH Nürnberg, Institut für Fahrzeugtechnik (IFZN)

Projektbeschreibung:
Durch die neue Emissionsgesetzgebung (RDE) sind die Leistungsanforderungen an den Einspritz- und Verbrennungsprozess stark gestiegen. Eine optimierte Steuerung des Einspritzprozesses hinsichtlich der Gemischbildung und Zylinderwandbeaufschlagung ist in einem weiten Bereich von Betriebszuständen wie z.B. Katalysatorheizung oder Kaltstart erforderlich. Vor allem bei den Ottomotoren mit Direkteinspritzung wird die Einspritzstrategie, aufgrund der steigenden Anzahl von Einspritzungen pro Takt bei unterschiedlichen Einspritzsystem- und Motorzylinderdrücken und der Vielzahl unterschiedlicher Kraftstoffmischungen, die die Durchdringung, Form und Gemischbildung beeinflussen, immer komplexer. Das typische Entwicklungswerkzeug zur genauen Vorhersage des Einspritzprozesses basiert auf der CFD-Sprühsimulation, die zwar genaue Ergebnisse liefert, aber rechnerisch aufwendig ist und weder für das Screening einer großen Anzahl von Einspritzvariablen noch für die Entwicklung der Regelstrategie optimal ist.


Kernziele des Vorhabens:
Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Simulationswerkzeuges, das in der Lage ist, die räumliche Verteilung eines transienten Sprays in Bezug auf Kraftstoffgeschwindigkeit, Masse und Äquivalenzverhältnis vorherzusagen. Das Werkzeug soll für Mehrfacheinspritzungen und für verschiedene Kraftstoffmischungen (z.B. Benzin-Ethanol) funktionieren.

Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Thermodynamik Feuerstegvolumen

Laufzeit: 01.01.2017 - 30.04.2021

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Berner, Markus Koch, M.Sc.

Projektbeschreibung:
Untersuchung und physikalisch/chemisch-basierte Modellierung im Sinne einer Energiebilanz der Einflüsse des zeitlich veränderlichen Anteils der unverbrannten Masse in Wandnähe und im Feuersteg

Untersuchung und physikalisch/chemisch-basierte Modellierung im Sinne einer Energiebilanz der Einflüsse des zeitlich veränderlichen Anteils der unverbrannten Masse in Wandnähe und im Feuersteg. Die Einflussnahme der Interaktion zwischen Feuerstegvolumen und wandnaher Bereiche und dem Brennraum in der Verbrennungsphase nach dem Erreichen des Spitzendrucks sollen zunächst modellierungsorientiert experimentell untersucht werden und basierend auf diesen Erkenntnissen soll ein Modell zur Abbildung der wandnahen Phänomene der Wärmefreisetzung im Sinne einer momentanen Energiebilanz entwickelt werden. Ein besseres Verständnis der Interaktion zwischen Feuerstegvolumen und Brennraum ist eine notwendige Randbedingung, um die Auswirkungen der unverbrannten Gemischmasse im Feuersteg beschreiben zu können und für die Analyse und Simulation direkt nutzbar zu machen.

Kernziele des Vorhabens:
Ein besseres Verständnis der Interaktion zwischen Feuerstegvolumen und Brennraum Beschreibung der Auswirkungen der unverbrannten Gemischmasse im Feuersteg

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen / Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

VVT für Diesel NSK Regeneration

Projektlaufzeit: 01.04.2017 - 31.03.2021

Ansprechpartner: Michael Brotz, M.Sc. und Markus Maul, M.Sc.

Projektbeschreibung:

Der Fettbetrieb zur NSK-Regeneration mit einem Verbrennungsluftverhältnis von Lambda ~ 0,95 wird in der Regel durch Ansaugluftdrosselung und hohe externe AGR-Raten realisiert. Diese Vorgehensweise führt im Dieselmotor bei niedriger Motorlast zu einer geringen Verbrennungsstabilität. Aus diesem Grund ist die NSK-Regeneration unterhalb einer gewissen Lastgrenze nicht oder nur sehr schwer möglich. Bei der herkömmlichen NEFZ-basierten Gesetzgebung wird daher in der Regel im EUDC-Teil des Tests regeneriert. Im RDE-Schwachlastbetrieb, insbesondere bei niedriger Außentemperatur und/oder Höhe, stellt die NSK-Regeneration ein Problem dar.

Variable Ventilhubstrategien wie der Auslasszweithub können durch die heiße interne AGR die Verbrennung bei schwacher Last deutlich stabilisieren. Wie erste Stichversuche zeigen, kommt es durch die höhere Prozesstemperaturkurve vermehrt zur Bildung von Kohlenmonoxid (CO) und weniger zur Bildung von Kohlenwasserstoffen (HC). Diese Verschiebung der Abgaszusammensetzung ist vorteilhaft für die NSK-Regeneration.

Die Zielsetzung ist eine verbesserte und flexiblere Diesel NSK-Regeneration im gesamten Motorkennfeld mit Hilfe von variablen Ventilsteuerstrategien. Im Rahmen der Versuche soll untersucht werden, ob für ein optimales Regenerationsverhalten bei schwacher Last diskret umschaltbare Ventilerhebungskurven ausreichend sind, oder ob ein kontinuierlich variables System erforderlich ist. Weiterhin soll untersucht werden, ob durch eine gezielte Auslegung der Auslassdoppelhubstrategie in Kombination mit der Einlassventilhubstrategie der Anstieg der Rußpartikelemission vermindert werden kann.

Der Nutzen liegt in der Bewertung eines Technologiebausteins, der für die Erfüllung der künftigen RDE-Gesetzgebung relevant sein kann. In bisherigen FVV-Projekten wurde dieses Potential von variablen Ventilhubstrategien nicht untersucht.      

Kernziele des Vorhabens: Untersuchung des Potentials von interner AGR mittels variablem Ventiltrieb zur Stabilisierung der fetten Verbrennung für die Diesel NSK-Regeneration bei niedriger Motorlast

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen.

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV)  zur Verfügung.

 

Wassereinspritzung am Dieselmotor

Projektlaufzeit: 01.11.2018 - 31.10.2020

Ansprechpartner: Sebastian Welscher, M.Sc. und Antonino Vacca, M.Sc.

Projektpartner: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Kolbenmaschinen (IFKM)

Projektbeschreibung:

Vor dem Hintergrund eines steigenden Klimabewusstseins und der Einführung deutlich strikterer Abgasgesetzgebungen steht die Weiterentwicklung des Dieselmotors vor großen Herausforderungen. Neben der Senkung des Verbrauchs zur Einhaltung der Flottenverbräuche, ist vor allem der Ausstoß von Schadstoffemissionen unter anspruchsvolleren Randbedingungen zu reduzieren. Diese Zielvorgaben sind bei konventionellen Dieselmotoren ausgehend vom aktuellen Technikstand zunehmend schwerer zu erreichen. Zum einen hat die Komplexität des Gesamtsystems „Dieselmotor“ bereits einen sehr hohen Grad erreicht, der kaum Raum für bemerkenswerte Entwicklungssprünge bietet. Zum anderen beeinflussen sich die genannten Ziele in der Regel gegensätzlich, sodass eine gefundene Lösung oft nur einen Kompromiss darstellt.

Um diesen Konflikt zu entschärfen und um neues Entwicklungspotential aufzuzeigen, wird deshalb im Rahmen dieses Forschungsprojektes die Wassereinspritzung beim Dieselmotor untersucht. In der Vergangenheit wurde diese Technologie vor allem bei Flug- und Schiffsmotoren bereits erfolgreich eingesetzt. Aktuell findet diese im Bereich von Ottomotoren einen wachsenden Einsatzbereich.

Während bei Ottomotoren hauptsächlich die Leistungssteigerung im Vordergrund steht, wird die Wassereinspritzung beim Dieselmotor vor allem im Hinblick auf die Schadstoffemissionen untersucht. Aufgrund der niedrigeren Spitzentemperaturen durch die Verdampfung des Wassers im Ansaugtrakt bzw. Zylinder kann die innermotorische Stickoxid-Produktion signifikant gesenkt werden. In Verbindung mit anderen Maßnahmen, wie der Drosselung der Abgasrückführungsrate (AGR), sind zudem auch positive Einflüsse auf die Rußoxidation und den Wirkungsgrad zu erwarten.

Um potentielle Effekte richtig abbilden und während der Entwicklung berücksichtigen zu können, ist es notwendig, diese nach einer eingehenden Untersuchung für die Motorensimulation zugänglich zu machen.

Hierzu ist vor allem die richtige Modellierung des Zündverzuges und des Brennverlaufs in Abhängigkeit der eingespritzten Wassermenge notwendig, um eine veränderte dieselmotorische Verbrennung genau zu berechnen, die wiederum die Basis für eine korrekte Abbildung der Schadstoffemissionen bildet. Falls notwendig sind die Modelle letzterer ebenfalls entsprechend den Ergebnissen der Untersuchungen anzupassen.

Nach Implementierung der gewonnenen Erkenntnisse in die 0D/1D-Simulation ist die Entwicklung möglicher Anwendungsstrategien der Wassereinspritzung im Realbetrieb geplant. Grundlage hierfür bilden die neu erstellten bzw. angepassten Berechnungsmodelle. Eine Bewertung und Potentialanalyse schließt das Projekt ab.

Das Projekt geschieht in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kolbenmaschinen (IFKM) aus Karlsruhe (Karlsruhe Insitute of Technology, kurz: KIT). Dort werden parallel zu den simulativen Untersuchungen und Modellierungsarbeiten des Instituts für Fahrzeugtechnik Stuttgart (kurz: IFS) umfangreiche Messungen an einem modifizierten Motorenprüfstand durchgeführt. Diese Ergebnisse dienen als Grundlage und Erweiterung des Verständnisses über die Effekte der Wassereinspritzung auf die Dieselverbrennung und fließen in die Modellbildung und –validation mit ein. Das IFS bearbeitet dahingegen ausschließlich die Simulationsumfänge dieses Projekts. Letztere umfassen neben der Modellierung und Simulation im 0D/1D Bereich auch 3D-CFD Untersuchungen.

Kernziele des Vorhabens:

  • Untersuchung, Modellierung und Simulation von Auswirkungen der Wassereinspritzung auf die Dieselverbrennung
  • Entwicklung und Untersuchung von möglichen Anwendungsstrategien der Wassereinspritzung im Realbetrieb

Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen

Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.

Abschlussbericht

DiaMANT.Gefördert durch: Ministerium für Verkehr Baden-Württemberg

Projektpartner:

Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart - FKFS - Stadt Stuttgart - Stadt Ludwigsburg (Konsortialführer) - Technische Akademie Schwäbisch Gmünd - Stuttgarter Straßenbahnen AG (SSB) - Daimler AG - EvoBus GmbH

Ansprechpartner:

Lehrstuhl Kraftfahrzeugmechatronik

Herr Prof. Dr.-Ing. H.-C. Reuss

Dr.-Ing. Dan Keilhoff

Telefon +49 711 685-65743

Projektinhalte 

Roadshow in Baden-Württemberg zwecks Erklärung der Technik - Vorträge, Präsentationen, Experimente zum Anfassen und Verstehen der Technik. - Gespräche mit den Besucherinnen und Besuchern über das automatisiete, vernetzte und elektrische Fahren: Chancen, Risiken, Hoffnungen, eigene Erfahrungen. AP 2: Automatisierter Werksverkehr in einem Busdepot - Automatisieren von wiederkehrenden Betriebsfahrten. - Untersuchen der notwendigen technischen Maßnahmen und der Auswirkungen auf den Betriebsablauf. AP 3: Demonstrationsbetrieb eines automatisierten Shuttles in Ludwigburg - Automatisiertes Shuttle zur Anbindung des Bahnhofs an ein Industriegebiet. - Möglichkeit, den Betrieb eines solchen Fahrzeugs zu erleben. - Demonstrationsbetrieb, kein Linienbetrieb. - Begleitforschung: Befragung der Fahrgäste. Kernziele des Vorhabens sind - Technik des automatisierten, vernetzten und elektrischen Fahrens der Bevölkerung näher bringen. - Dialog mit den Menschen: Was erwarten sie? Was befürchten/erhoffen sie? Was glauben sie, zu wissen? - Technik erlebbar und anfassbar machen. 

Projektförderung: Fördermittelgeber Ministerium für Verkehr Baden-Württemberg

EVIAN. Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Projektsteckbrief EVIAN

Projektlaufzeit: 01.04.2020 - 31.03.2021

Projektpartner:

Vector Informatik GmbH - Jiao Tong Universität Shanghai (SJTU) - TGOOD (CN)

Ansprechpartner

Lehrstuhl Kraftfahrzeugmechatronik Herr Prof. Dr-Ing. H.-C. Reuss

Dipl.-Ing. Chris Auer

Telefon +49 711-685-69456 

EVIAN: Electric Vehicle Intelligent Charging Technology R & D Combined with Electricity Network Adaptation and Battery Lifetime Factors

In diesem 2+2 Förderprojekt des BMBF forschen 2 chinesische und 2 deutsche Partner im Umfeld des Ladens von Elektrofahrzeugen. Dabei werden auf chinesischer Seite Big-Data Ansätze zur Optimierung der Ladevorgänge betrachtet. Die deutschen Partner fokussieren sich auf das Rückspeisen von Energie ins Netz und auf die kabellose Kommunikation beim Laden.
Kernziele des Vorhabens sind - Big Data-gesteuerte Ladestrategie und Entwicklung intelligenter Ladestationen. - Allgemeine Bedingungen und erforderliche Parameter für die Rückspeisung von Strom, um eine hohe Netzqualität zu gewährleisten . - Kommunikationsrahmen für den Lade-/Entladevorgang und Software für die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Netz. - Test und Fehlerdiagnose. - Aufbau einer prototypischen Ladestation als Demonstrator und zum Nachweis der obigen Punkte.

Projektförderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).

Projektlaufzeit 01.01.2016 bis 31.12.2020

Projektpartner MTS Systems Cooperation

Ansprechpartner

Lehrstuhl Kraftfahrwesen

Prof. Dr.-Ing. Andreas Wagner

Dr.-Ing. Jens Neubeck

Telefon +49 711 685-65701

Ein neuer Ansatz zur Regelung des Fahrzeugdynamikprüfstands durch nichtlineare Modellfolgeregelung

Der Fahrzeugdynamikprüfstand (FDP) verfügt bereits je nach Betriebsmodus und Anwendung über unterschiedliche Steuerungs- und Regelungsansätze. Ein wichtiger Anwendungsfall ist dabei die Durchführung von realitätsnahen Fahrmanövern mit dem FDP. In diesem Forschungsprojekt soll ein neuer Ansatz zur Regelung des Fahrzeugdynamikprüfstands entwickelt werden, um die Reproduzierbarkeit zum Fahrversuch auf der Straße zu verbessern. Dabei soll die Erarbeitung zunächst in der Simulation stattfinden. Hierfür werden Fahrzeug- und Prüfstandsmodelle verschiedener Komplexitätsstufen erstellt und die Dynamik des Fahrzeugs auf der Straße mit der Dynamik auf dem Prüfstand verglichen. Aus den einhergehenden Erkenntnissen soll ein entsprechendes Regelungskonzept erarbeitet werden, welches in der Lage sein soll, die ganzheitliche 3D Fahrzeugdynamik auf der Straße mit dem Prüfstand zu reproduzieren. Die Idee dabei ist es, die Dynamik des Fahrzeugs auf dem Prüfstand durch nichtlineare Folgeregelung an eine gegebene Straßendynamik anzupassen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig ein echtzeitfähiges Fahrzeugmodell zu entwickeln, dass alle wesentlichen dynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs abbilden kann. Dieses Modell soll innerhalb des erweiterten Regelungskonzepts unter anderem für den modellbasierten Regelungsentwurf verwendet werden. Gleichzeitig ist ein Regelungsverfahren notwendig, welches sowohl die notwendige Robustheit garantiert als auch vereinbar mit der Fahrzeugmodellierung ist. Eine holistische Betrachtung der Teilschritte Modellierung und Regelung ist deshalb vorteilhaft, da sie bei der Umsetzung des Regelungskonzepts voneinander abhängig sind und die Reglerperformance durch eine aneinander angepasste Entwicklung dieser Teilschritte verbessert werden kann.

Kernziele des Vorhabens sind

Methodenentwicklung für den Fahrzeugdynamikprüfstand zur Erhöhung der Vergleichbarkeit bzw. Übertragbarkeit zwischen dem Fahrversuch auf dem Fahrzeugdynamikprüfstand und dem klassischen Fahrversuch auf der Straße. Aufbau einer Simulationsumgebung und erste Analysen zur Systemdynamik des Fahrzeugdynamikprüfstands. 

Fördermittelgeber Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg Deutsche Forschungsgemeinschaft

Projektlaufzeit 01.01.2018 bis 31.12.2020

Projektpartner Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V., Institut für Fahrzeugkonzepte

Ansprechpartner

Lehrstuhl Kraftfahrwesen

Prof. Dr.-Ing. Andreas Wagner

Dr.-Ing. Jens Neubeck

Telefon +49 711 685-65701

Ganzheitliche, vernetzte Entwicklungsmethodik für innovative elektromotorische Fahrwerkkonzepte

Im Rahmen des Forschungsprojekts wird eine ganzheitliche Entwicklungsmethodik für innovative Fahrwerkkonzepte der Elektromobilität erarbeitet und exemplarisch angewandt. Dabei hat die Methode die inhärente Vernetzung der virtuellen und realen Fahrwerkentwicklung zum Ziel, um Kosten- sowie Zeitvorteile gegenüber konventionellen Entwicklungsmethodiken zu realisieren und bereits in den frühen Phasen der Entwicklung ein holistisches Fahrzeugsystemverständnis aufzubauen. Wesentliches Element der methodischen Fahrwerkentwicklung stellt der Fahrsimulator dar, der die effiziente Subjektivurteilsbildung virtuell konzipierter, elektrifizierter Fahrwerke ermöglicht.

Darüber hinaus soll das Projekt die methodische Integration eines innovativen Fahrzeugdynamikprüfstandes, wie er am IFS der Universität Stuttgart entsteht, aufzeigen. Hierbei wird insbesondere die Schnittstelle zur Einbindung des Prüfstandes in den Fahrwerkentwicklungsprozess beschrieben sowie die softwareseitigen und messtechnischen Anforderungen diskutiert. Die Entwicklung der methodischen Integration des Fahrzeugdynamikprüfstandes erfolgt im Rahmen des Projekts zunächst über ein vollfunktionsfähiges virtuelles Prüfstandmodell. Kernziele des Vorhabens sind Methodische Integration interdisziplinärer Modellierungsansätze und innovativer Prüfstandkonzepte in die virtuelle Entwicklung innovativer elektromotorischer Fahrwerkkonzepte mit besonderem Fokus auf die Gestaltung subjektiv wahrnehmbarer Fahreigenschaften

Projektförderung Fördermittelgeber Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau des Landes Baden-Württemberg

Antriebstrangsynthese

Projektlaufzeit: 01.05.2018 – 30.04.2021

Ansprechpartner: Ralf Kleisch, M.Sc.

Projektbeschreibung:

Die fortschreitende Elektrifizierung von Fahrzeugen führt heute zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Antriebsstrangarchitekturen. Insbesondere hybride Antriebsstrangkonfigurationen, die einen Verbrennungsmotor beinhalten und eine oder mehrere elektrische Maschinen, machen dabei einen Großteil der möglichen Architekturen aus.

Um den richtigen Antriebsstrang aus dieser Vielfalt, basierend auf der richtigen Wahl der Topologie sowie der Bestimmung der einzelnen Komponenten, auszuwählen, wird ein Optimierungswerkzeug benötigt, das in der Lage ist, die optimale Antriebskonzepte auf der Grundlage spezifischer Fahranforderungen zu bewerten und identifizieren. Um die Vielfalt der Konzepte beherrschen zu können, werden die optimalen Antriebsstränge in verschiedenen Stufen berechnet. Eine benutzerdefinierte Fahranforderung wird mit Hilfe der entwickelten Toolkette anhand verschiedener Optimierungsalgorithmen für mehrere Antriebsstrangkonfigurationen und unterschiedliche Granularitätsstufen berechnet.

Kernziele des Vorhabens:

Simulationsgestützte Ermittlung optimaler Hybrid-Antriebsstrangkonfigurationen hinsichtlich Topologie und Komponentendimensionierung

Fördermittelgeber: Promotionskolleg HYBRID

Lehrangebot

Das Lehrangebot finden Sie in der Rubrik "Lehre"

Publikationen

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Ihr/e Ansprechpartner/in

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Prof. Dr.-Ing.

Michael Bargende

Inhaber des Lehrstuhls Fahrzeugantriebe

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Gisela Uhlig

Sekretariat Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

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