IVK Motorenprüfstand

Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK)

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

Projektlaufzeit: 01.01.2018 - 30.09.2020

Ansprechpartner: Jan Klingenstein und Andreas Schneider

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 Dieselhybrids. 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

  • Projektlaufzeit : 01.04.2019 – 30.09.2021
  • Projekttitel : Antriebsstrang 2040
  • Projektpartner: Institut für Akustik und Bauphysik – Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung GaBi (Universität Stuttgart) (https://www.iabp.uni-stuttgart.de/gabi)-Ing. Aleksandar Lozanovski
  • Ansprechpartner: M.Sc. Tobias Stoll, +49 711 685-616 16
  • 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.

Motorakustik-Tribologie-Reibung

Projektlaufzeit 01.04.2017 bis 31.03.2020

Projektpartner

Universität Stuttgart IVK Lehrstuhl Fahrzeugantriebe Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende Herr Dr.-Ing. Ulrich Philipp - Mahle International GmbH Herr Dr. Rolf-Gerhard Fiedler - FVV - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. Herr Martin Nitsche - HAWK Göttingen Lehrgebiet Fluidtechnik Fakultät Naturwissenschaften und Technik Herr Prof. Peter Reinke - Universität Kassel Institut für Antriebs- & Fahrzeugtechnik Maschinenelemente und Tribologie, FB15 Herr Prof. Dr.-Ing. Adrian Rienäcker - Institut für Analytische Messtechnik Hamburg e. V. - IAM-Hamburg e. V. Herr Prof. Dr.-Ing. Gerhard Matz

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Msc. Denise Branciforti

Telefon +49 711 685-69374

Erhöhung der Betriebssicherheit der Kolbenbolzenlagerung Inhaltsangabe 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 betriebssichere Auslegung und der Reduktion der CO2 Emission durch Minimierung der Reibleistung.

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

Fördermittelgeber FVV-EM - FVV-Projekte mit EigenmittelFörderung BMWi/AiF – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie/Arbeitsgemeinschaft industrielle Forschungsvereinigungen

 

 

Projektlaufzeit 01.11.2014 bis 31.05.2018

Projektpartner - Federal-Mogul Wiesbaden GmbH Herr Dr. Uwe Lehmann - FVV-Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. - Uni Kassel Institut für Antriebs- & Fahrzeugtechnik Maschinenelemente und Tribologie, FB15 Herr Prof. Dr.-Ing. Adrian Rienäcker

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dr.-Ing. Philipp

Dr.-Ing. Kevin Huttinger

Telefon +49 711 685-65913

Reibleistungsminimierung durch lokales Öl-Thermomanagement

Im realen Straßenverkehr oder auch im NEFZ-Zyklus werden Pkw- und Lkw-Motoren nur bei moderaten Lasten und Drehzahlen betrieben. Die unter diesen Betriebsbedingungen sich einstellenden Öltemperaturen liegen daher weit unter den maximal zulässigen Temperaturen, die bei der betriebsfesten Auslegung der Motoren zu Grunde lag. Durch die niedrigeren Öltemperaturen sind aber die Ölviskositäten weit höher als die minimal zulässigen Viskositäten. Dadurch bedingt stellen sich höhere hydrodynamische Reibungsverluste ein, als für den Betrieb mit maximaler Öltemperatur. Aufgrund der niedrigen Lasten (Zylinderdrücken), in den betrachteten Betriebsbereichen, ist der Mischreibungsanteil gering, so dass diese Aussage auch noch weitgehend für die Summe von hydrodynamischen und Mischreibungsverlusten gilt. Durch ein vom Betriebszustand (Zylinderdruck, Drehzahl, etc.) abhängige, kontrollierte Regelung der Ölzufuhrtemperatur soll den Lagerstellen für "moderate Betriebszustände" Öl mit erhöhter Temperatur zugeführt werden. Konstruktiv ist dafür zu sorgen, dass sofort mit Änderung des Betriebszustandes die Lagerstellen mit kühlerem Öl versorgt werden. Ziel des Vorhabens soll u.a. sein, die Reibleistungsreduzierung zu messen und experimentell nachzuweisen.

Kernziele des Vorhabens sind - Messung und experimenteller Nachweis der Reibleistungsreduzierung. - Nachweis einer schnellen Umschaltung auf eine Ölversorgung mit niedrigeren Temperaturen.

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

Projektlaufzeit 01.01.2014 bis 31.12.2016

Projektpartner

Institut für Antriebs- und Fahrzeugtechnik (iaf), Lehrstuhl Maschinenelemente und Tribologie, Universität Kassel Prof. Dr.-Ing. A. Rienäcker Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV, Frankfurt) Obmann: Herr Dr. H. Stoffels, Ford Werke GmbH 

Ansprechpartner

 

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dr.-Ing. U. Philipp

Dr.-Ing.  Wolfgang Gross

Telefon +49 711 685-68071

Messtechnische Erfassung von verbrennungsinduzierten Eigenschwingungen innerhalb der Kurbetriebskomponenten eines DI-Dieselmotors

Moderne Brennverfahren weisen mittlerweile, unabhängig vom verwendeten Kraftstoff, sehr hohe Verbrennungsspitzendrücke und damit auch enorme Druckanstiegsgradienten auf. Diese fungieren als impulsähnliche Anregung und führen zu Eigenschwingungen der hydrodynamisch gekoppelten Kurbeltriebkomponenten Kolben, Pleuel und Kurbelwelle, welche über Kurbelgehäuse und Ölwanne einen merklichen Beitrag am abgestrahlten Luftschall von Verbrennungsmotoren leisten. Unter Verwendung von unterschiedlichen, teilweise speziell entwickelten, Messtechniken konnten verbesserte sowie neuartige Messgrößen, innerhalb dieses sogenannten inneren Körperschallleitwegs, ermittelt werden. In einer ersten Messreihe wurde hierbei eine gängige Art der Erfassung von Körperschall mittels Beschleunigungsaufnehmer, durch direkt am Pleuelschaft applizierte HalbleiterDehnungsmessstreifen, ergänzt. Diese ermöglichen, übertragen über eine Kabelschwinge, die Erfassung von Bauteilschwingungen mit der notwendigen Empfindlichkeit sowie Bandbreite, kombiniert mit minimalem Sensorgewicht, direkt am zentralen Bauteil. Da thermische Randbedingungen im Kurbeltrieb einen signifikanten Einfluss auf die Kontaktkräfte der hydrodynamischen Lagerungen aufweisen ist vor allem der Kontakt zwischen Kolben und Zylinder von akustischem Interesse. Eine Temperaturerfassung von Kolben und Zylinder zur Bestimmung der Warmkonturen dieser Bauteil stellt die zweite Messreihe dar. Unter Einsatz eines Telemetriesystems konnte eine ausreichende Anzahl an Kolbentemperaturen während des Motorbetriebs gemessen werden. In der letzten Messreihe ist mit einer kombinierten Spaltweitenmessung, eine im Motorenbereich neuartige Methode, zur Bestimmung der Dicke des Ölfilms in hydrodynamischen Lagerungen entwickelt worden. Hierbei werden jeweils zwei Abstandsensoren mit unterschiedlichen Messprinzipien an einer Messposition kombiniert und miteinander verrechnet. An vier Stellen im Zylinder appliziert ist das Ergebnis eine prozentuale Ölfüllung des drucklosen Schmierspalts zwischen Kolben und Zylinder und damit eine verbesserte Aussagefähigkeit über das Dämpfungsverhalten der hydrodynamischen Lagerung.

Kernziele des Vorhabens sind:  Bestimmung des Eigenschwingungsverhaltens der Kurbeltriebkomponenten sowie einer zusammengebauten Konfiguration für einen Zylinder mittels experimenteller Modalanalyse  Ermittlung der Bauteilschwingungen im befeuerten Betrieb sowie der dynamischen Kontaktkräfte in den Koppelstellen des inneren Körperschallleitweg durch die Verwendung von Halbleiter-Dehnungsmessstreifen  Erfassung von Bauteiltemperaturen von Kolben und Zylinder während des Betriebs zur Bestimmung der Warmkonturen im Kolben-Zylinder-Kontakt  Entwicklung einer Messmethode zur Erfassung der Ölfüllung im drucklosen Schmierfilm zwischen Kolben und Zylinder

Fördermittelgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF)

Thermomanagement

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dr.-Ing. Michael Grill

Dipl.-Phys.Florian Mandl

Telefon +49 711 685-68130

1D und 3D CFD übergreifende Entwicklungsmethodik zur Optimierung des Motorwassermantels, vom Konzept bis zur Fertigungsreife.

Die Industrie arbeitet intensiv an der Präzision des Wärmemanagements auf Systemebene. Durch den Einsatz komplexer thermischer Managementstrategien ist es möglich, die Wärmeverteilung genauer und dynamischer zu gestalten und damit die Effizienz zu steigern. Es werden außerdem erhebliche Anstrengungen zur Verbesserung der Kühleffizienz des Motorwassermantels mittels 3D Computational Fluid Dynamics (CFD) unternommen. Beim Durchlaufen des V-Optimierungsprozesses von der Konzeption bis zur Designphase und zurück zur Leistungsbewertung des Gesamtsystems, setzt die Industrie auf analytische Modelle (Nusselt) und versucht, Wärmeübergangskoeffizienten nach Prandtl- und Reynolds-Zahlen zu erarbeiten. Auf moderne Wassermantelkonzepte ist Nusselt, aufgrund komplexer Strömungsstrukturen, allerdings nicht anwendbar. Ziel dieses Projektes ist es, den Einsatzbereich eines klassischen Nusselt-Ansatzes für ein modernes Wassermantel-Konzept zu definieren und falls erforderlich Erweiterungen oder Alternativen zu finden. Der technische Nutzen des Projektes liegt in der Entwicklung einer an der Praxis orientierten, umfassenden Methode zur Optimierung des Motorwassermantels von der Konzeption bis zur Fertigungsreife. Dies soll zu einer besseren Verknüpfung von 1D und 3D CFD führen, was letztlich den gesamten Entwicklungsprozess beschleunigt und absichert.

Kernziele des Vorhabens sind - Entwicklung einer praxisorientierten, umfassenden Methode zur Optimierung komplexer Motorwassermäntel von der Konzeption bis zur Fertigungsreife, womit eine effizientere Verknüpfung von 1D und 3D CFD ermöglicht werden soll.

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

Verbrennungsmotorische Antriebe

Projektlaufzeit 01.08.2017 bis 31.01.2020

Projektpartner

BMW Group Herr Dr. Martin Schenk - FVV - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. Herr Dipl. Wirt.-Ing. Ralf Thee

Ansprechpartner

Universität Stuttgart

IVK Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Dipl.-Ing. Hans-Jürgen  Berner

Telefon +49 711 685-65714

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 PDAMesstechnik können die detaillierten Eigenschaften des Zündstrahls erforscht und optimiert werden. Nachfolgend wird das Brennverfahren auf einem Einzylinderforschungsmotor am Prüfstand umfangreich untersucht.

Kernziele des Vorhabens sind - 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

Projektlaufzeit 01.06.2018 bis 30.11.2020

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dr.-Ing. Michael Grill 

Dr.-Ing. Marco Karasch

Telefon +49 711 685-68516

Weiterentwicklung von Klopfmodellen für die 0D/1D-Motorprozessrechnung für aktuelle und zukünftige Anforderungen

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 FVVProjekt "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 "BasisKlopfmodells" 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 sind Weiterentwicklung des "Basis-Klopfmodells-0D/1D"

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

Projektlaufzeit 01.06.2017 bis 31.05.2020

Projektpartner

Universität Stuttgart

IVK Lehrstuhl

Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Berner

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Prof. Dr.-Ing. M. Bargende 

Hans-Jürgen Berner

Telefon 0711 685-65714

Optische Strahl-Analyse zur verbesserten 3D-CFD Simulation der Kraftstoff-Einspritzung in QuickSim

Ziel des Vorhabens ist die Nutzung eines PDA-Labors zur Durchführung optischer Kraftstoffstrahlanalysen, unter Verwendung unterschiedlichster Injektorgeometrien, zur grundlegenden Validierung der numerischen Beschreibung von Einspritzprozessen in der schnellen 3D-CFD Simulation (QuickSim) von Verbrennungsmotoren. Dazu müssen die laseroptischen Elemente des PDAPrüfstands hochpräzise ausgerichtet und justiert werden. Anschließend soll die Prüfstandssoftware ergänzt und nach einer Sensitivitätsanalyse der Toolkette in eine automatisierte Messdatenauswertung eingebettet werden. Durch die zeitliche und örtliche Sprayentwicklung, die sich aus den gemessenen Geschwindigkeits- und Tropfengrößenverteilungen ergibt, können die Startbedingungen des 3D-CFD Simulationstools QuickSim validiert und in einem iterativen Prozess verbessert werden.

Kernziele des Vorhabens sind Die sprayspezifischen Startbedinungen in der 3D-CFD Software QuickSim sollen auf der experimentellen Basis eines PDA-Prüfstandes, der dazu justiert und automatisiert werden muss, validiert und iterativ verbessert werden.

Fördermittelgeber Promotionsstipendium der Vector Stiftung

Projektlaufzeit 01.01.2018 bis 30.04.2020

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dr.-Ing. Michael Grill

Dr.-Ing. Christian Schnapp

Telefon +49 711 685-65648

Quasidimensionale Modellierung der HC- und CO-Bildung am Dieselmotor

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 COBildung vorhersagen.

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

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

Projektlaufzeit 01.04.2017 bis 31.03.2020

Projektpartner - Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Herr Dr. André Casal Kulzer - FVV - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. Herr Dipl. Wirt. - Ing. Ralf Thee - TU Berlin Institut für Land- und Seeverkehr FG Fahrzeugantriebe Herr Malte Kauf Frau Maike Sophie Gern - Brandenburgische Technische Universität Cottbus – Senftenberg Institut für Elektrische und Thermische Energiesysteme Fachg. Thermodyn./ Therm. Verfahrenstech Herr Prof. Fabian Mauß Herr M.Sc. T. Franken

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dipl.-Ing Gerd Hitzler

M.Sc. Antonino Vacca

Telefon +49 711 685-69473

Bewertung des Potentials und der Risiken der indirekten und direkten Wassereinspritzung zur Steigerung des Wirkungsgrades und der Last bei Ottomotoren

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Modelle und numerischen Methoden erarbeitet, die eine Bewertung von Motorenentwicklungen mit Wassereinspritzung erlauben. Diese helfen das Potential der Wassereinspritzung in Ottomotoren zur Leistungs- und Effizienzsteigerung optimal zu nutzen. Die Modellerweiterungen konzentrieren sich auf die physikalischen Eigenschaften von Wasser- oder Emulsionssprays, die veränderten thermodynamischen Prozesse im Motor, sowie den Einfluß hoher Wasserkonzentrationen auf die Mischung und die Reaktionskinetik in der Gasphase und im Katalysator. Dabei kommen sowohl 3D CFD als auch 1D/Q3D Verfahren zum Einsatz. Zur Unterstützung der Modellentwicklung wird eine umfangreiche experimentelle Kampagne durchgeführt. Die besonderen Eigenschaften der Sprays werden in Spraykammern und in einer schnellen Kompressionsmaschine untersucht. Dabei werden auch nahezu kritische Zustände für die Wassereinspritzung betrachtet. Die thermodynamischen Eigenschaften von Gasen mit hohen Wasserkonzentrationen, sowie von expandierenden Gasen, bei gleichzeitiger Verdampfung von Wasser, sollen in einem Einzylindermotor analysiert werden. Dabei können auch Änderungen der Reaktionen in der Gasphase betrachtet werden, da diese maßgeblichen Einfluss auf die Wärmefreisetzung und die Emissionsneigung haben. Schließlich sollen repräsentative Experimente an einem Katalysatorprüfstand den Einfluss von erhöhten Wasserkonzentrationen auf die Abgasnachbehandlung aufzeigen. Die Einsatzbarkeit der neuentwickelten Verfahren und Modelle werden an einem Vollmotormodell exemplarisch durch 3D-CFD Simulation nachgewiesen werden. Neben den umfangreichen experimentellen Daten liefert das Projekt eine detaillierte Beschreibung der entwickelten Modelle, umfangreiche reaktionskinetische Datensätze, sowie eine Erweiterung des FVV Zylindermoduls. Die Erweiterung des FVV Moduls stützt sich auf eine umfangreiche Validierung mit Hilfe der 3D CFD und der 1D/Q3D Berechnungen.


Fördermittelgeber FVV/EM-FVV-Projekte mit Eigenmittel-Förderung

Projektdauer 01.03.2018 bis 28.02.2020
Ansprechpartner
Lehrstuhl für Fahrzeugantriebe
Prof. Dr.-Ing. M. Bargende
Dr. Ing. Michael Grill
Dr.-Ing. Feyyaz Negüs
Telefon +49 711 685-65918

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,....) 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.

Die Kernziele des Projekts sind  
Die Untersuchung des Fremdzündungsmotors auf seinen Wirkungsgrad durch 0D/1D-Simulation.
Förderung durch die FVV-Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (Forschungsvereinigung für Verbrennungsmotoren)
 

Projektlaufzeit 01.01.2017 bis 31.07.2019

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Herr Dr.-Ing. Michael Grill

M.Sc. Sven Fasse

Telefon +49 711 685-69363

Entwicklung dynamischer Ladungsbewegungskennzahlen für eine quasidimensionale Turbulenzmodellierung und dynamischer Durchflussbeiwerte für eine genauere Ladungswechselberechnung.

Bislang werden Ventildurchflusskoeffizienten separat für Ein- und Auslassseite, bei geringem Druckverhältnis und synchronem Ventilhub ermittelt. Im realen Motorbetrieb weichen die Strömungsfälle, u.a. bedingt durch Ventiltriebsvariabilitäten, häufig davon ab. Diese Fälle sollen nun für die 0D/1D-Motorensimulation modelliert werden. Dies umfasst auch die Umstellung eines bislang empirischen auf ein phänomenolgisches Einströmturbulenzmodell und die Erweiterung eines bestehenden Tumble-Ladungsbewegungs- und Turbulenzmodells für kombinierte Drall-TumbleLadungsbewegungen.

Kernziele des Vorhabens sind

Entwicklung von Ventildurchflusskoeffizienten für hohe Druckverhältnisse, Strömungspulsation, Ventilüberschnitt und Einlassventilhubphasing/Kanalabschaltung – Entwicklung eines phänomenologischen Einströmturbulenzmodells – Entwicklung eines Ladungsbewegungs- und Turbulenzmodells für kombinierte Drall-Tumble-Ladungsbewegung

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

Projektlaufzeit 01.01.2017 bis 30.06.2019

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende 

M.Sc. Sebastian Fritsch

Telefon +49 711 685-67600

Entwicklung eines quasidimensionalen Modells zur Beschreibung der Interaktion zwischen Direkteinspritzung und Ladungsbewegung sowie der Gemischhomogenisierung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Ladungswechselstrategien.

Direkteinspritzung gehört bei modernen Ottomotoren aufgrund zahlreicher Vorteile inzwischen zu den Standardtechnologien, ihr Einfluss auf die Turbulenz und Homogenität im Brennraum kann von bestehenden 0D/1D-Modellen jedoch nicht abgebildet werden. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, Untermodelle hierfür zu entwickeln und in bestehende Turbulenz-, Brennverlaufs- und Zyklenschwankungsmodelle zu integrieren, woraus ein wertvoller Gewinn an Vorhersagekraft erreicht wird. Der Lösungsweg sieht vor, aufbauend auf der Methodik des erfolgreichen Vorgängervorhabens, zunächst aufbauend auf 3D-CFD-Simulationen als Referenz den Einfluss der Direkteinspritzungen auf die Ladungsbewegung (z. B. Tumble) zu analysieren und so das bestehende Turbulenzmodell weiterzuentwickeln. Analog soll mit 3D-CFD-Simulationen als Referenz aus Kenngrößen des Ladungswechsels, dem erweiterten Turbulenz- und Ladungsbewegungsmodell sowie charakteristischen, zu entwickelnden Kennzahlen ein phänomenologisches Homogenisierungsmodell entwickelt werden. Dieses soll dann schließlich in die bestehenden Brennverlaufs- und Zyklenschwankungsmodelle in geeigneter Form integriert werden. Als Ergebnis stehen verbesserte Modelle zur Verfügung, mit denen erstmals im 0D/1D-Bereich der Einfluss von Direkteinspritzungen bei Ottomotoren vorhersagefähig simuliert werden kann. Damit wird dann bspw. die Entwicklung von Mehrfacheinspritzstrategien für eine optimierte Gemischhomogenisierung ebenso möglich wie die Berücksichtigung von Homogenisierungsunterschieden bei variablen Ventilsteuerzeiten.

Kernziele des Vorhabens sind 

Modelle im 0D/1D-Bereich zur vorhersagefähigen Simulation des Einflusses von Direkteinspritzungen bei Ottomotoren

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

Projektlaufzeit 01.01.2017 bis 30.09.2019

Projektpartner - IAV GmbH Herr Dipl.-Ing. Oliver Dingel FVV - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. Herr Dipl. Wirt.-Ing. Ralf Thee

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Berner

Telefon +49 711 685-65714

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 der 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 sind - 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 FVV/EM-FVV-Projekte mit Eigenmittel-Förderung

Projektlaufzeit 01.04.2016 bis 31.12.2019

Projektpartner - BMW AG Herr Dr. Martin Schenk - FVV - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. Herr Dipl. Wirt.-Ing. Ralf Thee

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Berner

Telefon +49 711 685-65714

Methan-Kraftstoffe II: Verbrennungsmodellierung

Experimentelle Klopfuntersuchungen an einem höherverdichtenden Einzylinderaggregat zur Identifikation, Quantifizierung und Modellierung der Einflüsse ausgewählter Bestandteile methanbasierter Kraftstoffe auf die Wärmefreisetzung im ottomotorischen Betrieb

Kernziele des Vorhabens sind

Entwicklung phänomenologischer Klopfmodelle zur Beschreibung der Verbrennung und des motorischen Klopfens. Vergleich und Analyse der Wärmefreisetzung bei klopfendem Motorbetrieb mit hochoktanigen Flüssigkraftstoffen und (gasförmigen) methanbasierten Kraftstoffen für gleiche Betriebspunkte.

Fördermittelgeber FVV-EM -FVV-Projekte mit EigenmittelFörderung

Projektlaufzeit 15.04.2016 bis 14.04.2019

Projektpartner  Audi AG

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende 

Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Berner

Telefon +49 711 685-65714

Methodische Untersuchung und ganzheitliche Potentialbewertung zukünftiger Antriebskonzepte zur CO2 - Neutralität im Rennsport

Die globale Erwärmung aufgrund von Treibhausgasemissionen stellt eine der größten Herausforderungen für die Menschheit dar und fordert die Automobilindustrie. Aufgrund seiner Vorreiterrolle ist auch der Motorsport mit dieser Problemstellung konfrontiert und hat die Aufgabe die Entwicklung von technischen Lösungen zur Reduzierung der Umweltauswirkungen voranzutreiben. Erste Schritte in Richtung Nachhaltigkeit sind die Effizienzreglements, die 2014 in der FIA Formel 1 und der FIA World Endurance Championship eingeführt wurden, sowie die Beimischung von Biokraftstoffen und die Einführung von Hybridsystemen in diesen beiden Rennserien. Der Fokus auf globale Nachhaltigkeit und die Integration dieses Aspektes in das Reglement steht jedoch noch aus. Daher werden im Rahmen des Promotionsprojektes nachhaltige Hochleistungskonzepte für den Langstreckenrennsport ganzheitlich umweltbilanziell und technologisch untersucht.

Kernziele des Vorhabens sind

Umweltbilanzielle und technologische Untersuchung diverser Antriebskonzepte und Kraftstoffe für den Einsatz in einem nachhaltigen Motorsport der Zukunft.

Projektlaufzeit 01.08.2016 bis 30.09.2018

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Dr.-Ing. Michael Grill

Telefon +49 711 685-65611

Emissionsmodellierung der dieselmotorischen Verbrennung mit variablem Ventiltrieb

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 verschiedenen 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 vorgegeben Motor abgestimmt, um die Motorleistungsparameter 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 sind Modellierung der innnerzylinderschen Turbulenz und Ladungsbewegungen für Dieselmotoren mit VVT

Fördermittelgeber FVV-EM - FVV-Projekte mit EigenmittelFörderung

Projektlaufzeit 01.01.2018 bis 31.12.2019

Projektpartner
Universität Stuttgart IVK Lehrstuhl Fahrzeugantriebe Herr Prof. Dr.-Ing. M. Bargende Herr Dr.-Ing. Michael Grill

Ansprechpartner

Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

Prof. Dr.-Ing. M. Bargende

Dr.-Ing. Michael Grill

Qirui Yang

Telefon +49 711 685-65611

Auswirkungen auf Luftpfad, Ladungswechsel und Abgassystem bei der optimierten Auslegung von Dieselmotoren für den eFuel OME zum Einsatz in Fernstrecken-Lkw

Bei Fernstrecken-Lkw werden batterieelektrische Antriebe aufgrund des Verlustes an Nutzlast und Reichweite auch langfristig die Ausnahme bleiben. Um dennoch CO2-Neutralität zu erreichen, erscheint der Einsatz von strombasierten, synthetischen Kraftstoffen (eFuels) als sinnvoller Weg, speziell die Gruppe der Oxymethylenether (OME) als Ersatz für konventionellen Dieselkraftstoff gilt hier wegen seiner rußfreien Verbrennung als vielversprechend. Die Auswirkungen des Einsatzes von OME wirken sich dabei vielfältig auf Luftpfad, Ladungswechsel und Abgassystem und andere Subsysteme des Fahrzeugs aus.

Kernziele des Vorhabens sind

Ziel des Vorhabens ist daher, diese Auswirkungen detailliert zu analysieren und den Weg für eine Praxisanwendung zu ebnen, die einen enormen Beitrag für eine bessere Umweltverträglichkeit – sowohl hinsichtlich Schadstoffemissionen als auch in Bezug auf den Treibhauseffekt – speziell des Güterverkehrs zu leisten im Stande ist.

Projektförderung Fördermittelgeber Friedrich und Elisabeth Boysen-Stiftung

Laufzeit: 01.01.2019 - 31.12.2020

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Michael Bargende, Hans-Jürgen Berner, Viktoria Kelich

Projektbeschreibung:

Die partiell vorgemischte Kompressionszündung (PCCI) gilt als vielversprechendes Diesel-Verbrennungskonzept für extrem niedrige Emissionen mit hoher Prozesskontrollierbarkeit. Für niedrige Last-/Drehzahl-Motorbetriebspunkte hat PCCI bereits die gleichzeitige Verringerung von Ruß- und NOx-Rohemissionen nachgewiesen und damit einen Ausweg aus dem bestehenden NOx/Ruß-Konflikt der konventionellen Dieselverbrennung aufgezeigt. Die aktuelle Forschung und Entwicklung im Bereich der Dieselverbrennung, insbesondere bei Optimierungsprozessen, stützt sich auf numerische Methoden. Zuverlässige phänomenologische Verbrennungs- und Zündverzögerungsmodelle haben sich hierbei als besonders geeignet für Parameterstudien erwiesen. Die meisten Zündverzögerungsmodelle wurden jedoch für die konventionelle Dieselverbrennung entwickelt.

In diesem Projekt sollen daher neue Zündverzugsmodelle dargestellt werden, welche die Zündverzögerungen für den PCCI-Betrieb mit Mehrfacheinspritzungen für die 0D-Simulation vorhersagen. Zu diesem Zweck sollen Messungen an einem Einzylinder-Aggregat durchgeführt werden, um so die PCCI-Verbrennung zu charakterisieren und Daten für die sich anschließende Modellerstellung und -validierung bereitzustellen.

Die Arbeiten am IVK werden in Kooperation mit der ETH-Zürich durchgeführt. Dort werden parallel 3D-CRFD-Simulationsrechnungen mit detaillierter chemischer Kinetik durchgeführt und um umfangreiche Verbrennungsmodelle ergänzt.

Kernziele des Vorhabens:
Erstellung eines Simulationsmodells zur vorhersagefähigen Berechnung des kombinierten physikalisch-chemischen Zündverzugs bei teilhomogenen Diesel-brennverfahren mit Mehrfacheinspritzung.

Fördermittelgeber:

CORNET - Collective Research Networking

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

FVV - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.

Laufzeit: 01.01.2019 - 31.12.2020

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Michael Bargende, Viktoria Kelich, Rodolfo Tromellini, Jan Przewlocki

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

Lehrangebot

Das Lehrangebot finden Sie in der Rubrik "Lehre"

Publikationen

Hier geht es zu den Publikationen

Ihr/e Ansprechpartner/in

Michael Bargende
Prof. Dr.-Ing

Michael Bargende

Inhaber des Lehrstuhls Fahrzeugantriebe

Gisela Uhlig
 

Gisela Uhlig

Sekretariat Lehrstuhl Fahrzeugantriebe

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