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Labor Fahrzeugantrieb

360°-Rundgang Labor Fahrzeugantrieb

Arbeitsgebiete

Arbeitsgebiete

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 und Projekte

Laborübungen und Projekte

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

Laborausstattung

Laborausstattung

  • 3 Motorenprüfstände mit Asynchronmaschinen

Leistungsklassen
- 350kW/800Nm
- 220kW/525Nm
- 150kW/340Nm

  • Abgasmessung

- 2 HORIBA Mexa 7170DEGR für Abgaskomponenten CO, CO2, NO, NO2, N2O, Total-HC, CH4 und O2 sowie AGR-Rate

  • Videoskopie

- Hochgeschwindigkeitskamera Photron SA-X2

- Storz-Endoskope

  • Optische Einspritzkammer für Drücke bis 50 bar
  • Kraftstoffverbrauchsmessung

- AVL FuelExact

- AVL 733

  • Partikelmessung

- AVL Smoke Meter 415S

- MS4 Pegasor Partikel Sensor, AVL Opacimeter 439, TSI EEPS zur Messung von Partikelgrößenverteilungen (5,6 bis 560 Nm)

  • Druckindizierung

- 2 FEV FEVIS (16 Kanäle)
- 1 FEV CAS (8 Kanäle)
- Sensorik Kistler/AVL

  • Blow By Messung

- AVL 442

  • Konditioniereinrichtungen

- Ansaugluft, Ladeluft, Kühlwasser und Motorenöl

  • Druck und Temperaturströmungskanal

- Zünderprüfstand

  • Windkanal zur Vermessung von Zündfunken unter Strömung sowie bis zu 40 bar und 180 °C
  • Erforschung eines Messprinzips anhand der Funkenauslenkung unter Strömung
  • Datenerfassungssystem für die Entwicklung und Kalibrierung von Antriebssystemen, Motoren und Komponenten

- AVL XION (8 Kanäle)

  • Kühlkreislauf-Prüfstand

Forschung

Forschung

Aktuelle Tagungsbeiträge und Veröffentlichungen, Dissertationen, Master-, Bachelor- und Diplomarbeiten:

Tagungsbeiträge und Veröffentlichungen:
Wörner M., Rottenkolber G. (2021) Voltage rise anemometry in turbulent flows applied to internal combustion engines, Experiments in Fluids 62(6):1432-1114,

https://doi.org/10.1007/s00348-021-03226-3

Paa A., Wörner M., Spang C., Rottenkolber G. (2017) Homogenous lean burn combustion for gasoline engines: A comparison between high energy spark ignition and high frequency corona ignition systems, in 29. SIA Powertrain Versailles, France

Dissertationen:
M. Wörner (aktuell) Ottomotorische Brennverfahren für hohe Lastpunkte, Dissertation Universität Braunschweig

A. Paa (2019) Ottomotorische Zündung: Ausweitung der Grenzen homogener Brennverfahren, Dissertation Universität Braunschweig

F. Berndt (2015) Ottomotorische Magerbrennverfahren: NOx-und partikelarme Verbrennung durch neue Zünd-und Einspritzkonzepte, Dissertation Universität Braunschweig, Shaker Verlag

Masterarbeiten:

F. Seitz (2020) Gasentladungsanemometrie – Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten in thermischen Maschinen

M. Fritzler (2019) Experimentelle Untersuchung des Klopfverhaltens bei später homogener Gemischbildung an einem aufgeladenen Ottomotor mit Direkteinspritzung bis 1000 bar

Bachelorarbeiten:

A. Böhm (2021) Neues ottomotorisches Magerbrennverfahren zur Klopfvermeidung bei hohen Lasten

A. Sauter (2020) Neues Echtzeit-Klopfkriterium zur Applikation von Ottomotoren mit Vorkammerzündung

F. Hohmann (2020) Untersuchung von Zylinderdruckschwingungen bei Vorkammerzündung und ultraspäter homogener Gemischbildung

D. Müller (2019) Optische Untersuchungen der  Hochdruckeinspritzung in der Spraykammer und am Einzylinder-Forschungsaggregat

Y. Dönmez (2019) Optimierung einer rechnerbasierten Spraybildauswertung mit Matlab - Untersuchung eines 700bar-Mehrlochinjektors für Ottomotoren in einer Hochdruck-Einspritzkammer

M. Märtterer (2018) Ottomotorische Zylinderinnenströmung - Entwicklung einer neuen Methode der Gasentladungsanemometrie


Alle seit 2008 entstanden Forschungsarbeiten, Forschungsbeiträge und Veröffentlichungen finden Sie in  der kompletten Liste.

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Achtung, bis zum 31. Juli läuft die Bewerbungsphase für die Bachelor-Studiengänge.

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Gregor Rottenkolber
Prof. Dr.-Ing. Gregor Rottenkolber