Labor Fahrzeugantrieb

Das Labor Fahrzeugantrieb (LFA) deckt ein weites Spektrum der Antriebsstrangtechnik ab, was den verbrennungsmotorischen, den elektrischen und auch den Hybrid-Antrieb mit allen Teilgebieten einschließt.

Im Folgenden werden die aktuellen und zukünftigen Themen dargestellt:

Thermodynamische und optische Verbrennungsanalyse
Im LFA ist durch moderne Druckindiziersysteme, präzise Kraftstoffverbrauchs- und Emissionsmesstechnik die Durchführung detaillierter thermodynamischer Analysen möglich. Ein wichtiges Werkzeug ist dabei die Eigenentwicklung „Miraculix“, ein Druckverlaufsanalyse-Tool zur Erstellung von Verlustteilungen. Darüber hinaus werden optische Untersuchungen von Gemischbildung und Verbrennung mittels Highspeed-Endoskopie durchgeführt.
Die optische und elektrische Vermessung von Sprays in einer Druckkammer (bis 50 bar) ergänzt die Untersuchungen an den Motorprüfständen. Ebenso wertvoll ist die Möglichkeit der optischen Analyse von Zündfunken in einer beheizten Strömungskammer.

Simulation 1D, 3D
Ergänzend zu den experimentellen Untersuchungen werden Ladungswechsel, Ladungsbewegung und Verbrennung mithilfe der bekannten Programme GT-Power und STAR CCM+ simuliert.  

Kühlkreislauf
Dieser Prüfstand dient der Analyse und Entwicklung von Thermomanagementsystemen für elektrische und elektrifizierte Antriebe.
Aufgaben hierbei sind:

• Aufbau von Kühler, Schläuchen, Rohren aber auch Aktuatorik und Sensorik sind wie im Fahrzeug.
• Antriebskomponenten durch Heizelemente ersetzt, so dass hohe Kosten vermieden werden.
• Simulation der Komponententemperaturen und Berechnung der Wärmeströme synchron zum physischen Versuch.
• Aufprägen der errechneten Wärmeströme durch Heizelemente.
• Einsatz von Micro-Controllern für die Regelung.
• Erstellung von Echtzeit-Betriebsstrategien durch Interaktion von Messtechnik und Simulation.

Mechanische Werkstatt
Zur Unterstützung der Projekte verfügt das Labor über eine eigene mechanische Werkstatt.

Vorausschau:

• E-Triebstrang-Prüfstand

Der Prüfstand ist ein kompaktes Allround-Paket, mit welchem Hybrid- und elektrische Antriebsstränge, sowie die dazugehörigen Nebenaggregate, wie zum Beispiel Leistungselektronik und Kühlkreisläufe weiterentwickelt werden können. Dieser Prüfstand ist die Ergänzung zu den bestehenden Verbrennungsmotorenprüfständen und deckt gleichzeitig ein sehr großes Aufgabenspektrum ab.
Zudem wird es möglich sein, Hybrid-Motoren-Emissionen zu simulieren, indem man die Antriebsmaschine (Dyno 1) Digital mit einem der bestehenden VM-Prüfstände koppelt und einen vom E-Triebstrang-Prüfstand gefahrenen Fahrzyklus mit dem Verbrennungsmotor nachfährt.

• Wasserstoffprüfstand

Ziel ist die Realisierung eines Wasserstoffprüfstands im LFA-Labor. Die Konzeptphase wird von Studierenden erarbeitet und zu einer Realisierung geführt.

Laborübungen in den Bachelorstudiengängen:

• Emissionen beim Ottomotor: Kaltstart und Lambda-Variation – Rohemissionen und Abgasnachbehandlung
• Wirkungsgrad/Verluste: Drehzahl-, Last- und Zündzeitpunktvariation
• Ladungswechsel beim Ottomotor: Scavenging und interne Restgasvariation
• Emissionen und Geräusch beim Dieselmotor: Variation von Einspritzzeitpunkt, Abgasrückführrate und Piloteinspritzung

Laborübungen im Masterstudiengang Fahrzeugtechnik:

• Thermodynamische Analyse am Vollmotor
• Optische Untersuchungen am Einzylindermotor

Studierendenprojekte und Abschlussarbeiten:

Im Rahmen des 4. und 6. Semesters werden von den Studierenden Projektarbeiten durchgeführt. Regelmäßig gibt es hierzu Projektangebote, die vom LFA betreut werden.

• H2-Projekte
• Kühlkreislauf In-the-Loop
• Motorsimulation: 3D-CFD von Ladungswechsel und Einspritzvorgängen
• Projekte in Zusammenarbeit mit dem Rennstall Esslingen
• Konzeption von Wasserstoffinfrastruktur am Prüfstand
• Konzeptstrategien für Wasserstoff-Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen

Zudem werden auch im Rahmen des Masterstudiengangs Projekte und Abschlussarbeiten vom LFA betreut:

• Verbrennungsanalyse am thermodynamischen Einzylinder-Forschungsaggregat
•  Forschung und Entwicklung an ottomotorischen Brennverfahren für hybride Pkw-Anwendungen
•  Gasentladungsanemometrie: Entwicklung einer Methode zur Messung der Zylinderinnenströmung