FG Fahrzeugtechnik und -antriebe
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Keywords
- Kraftstoffverbrauch (10)
- Wärmemanagement (10)
- CO2 (4)
- Effizienz (3)
- Abgaswärmenutzung (2)
- CO2 Emissionen (2)
- Effizientssteigerung (2)
- Energiemanagement (2)
- Kühlung (2)
- Rekuperation (2)
Institute
Der Zielkonflikt zwischen steigenden Ansprüchen des Kunden an Fahrleistungen, Komfort, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit einerseits und sich verschärfenden gesetzlichen Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsregelungen andererseits stellt den Fahrzeugentwickler vor große Herausforderungen.
Das Zusammenführen der teils widersprüchlichen Anforderungen bedingt zunehmende Komplexität und Integrationsdichte sowohl bei den im Entwicklungsprozess eingesetzten Werkzeugen als auch bei den technischen Lösungen.
Das Wärme- und Energiemanagement nimmt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Organisation des steigenden Energiebedarfs bei gleichzeitig sinkendem Energieangebot im Fahrzeug ein.
In diesem Band stellen Experten aus Entwicklung und Forschung neue Methoden und aktuelle Entwicklungen vor und ermöglichen dadurch einen interessanten Einblick in Lösungsansätze des Wärmemanagements. Dabei wird sowohl über verbesserte und neuartige Komponenten als auch über Optimierungsstrategien berichtet. Die Vorstellung von Berechnungsverfahren und -anwendungen rundet diese Themenpalette ab.
Inhalt:
• Motorinterne Maßnahmen
• Systeme und Komponenten
• Abwärmenutzung
• Aufheizstrategien, Klimatisierungen
• Kühl- und Schmiersystem, Reibungsoptimierung (Motor, Antriebsstrang, Fahrzeug)
• Alternative Fluide
• Bedarfsgerechte Energieflüsse
• Simulation, Co-Simulation
• Messtechnik für Prüfstand und Fahrzeug, Bilanzierung
• CO2-Emissionen in gesetzl. Zyklen und im realen Kundenverhalten
• Thermomanagement bei Hybriden, E-Fahrzeugen und alternativen Antrieben
Der Band enthält 21 Beiträge von Fahrzeugherstellern, Zulieferern, Dienstleistern, Universitäten und Hochschulen.
Die Interessenten:
– Führungs- und Fachkräfte aus Entwicklung, Forschung und Produktion von Automobilen und Nutzfahrzeugen sowie der Automobil-Zuliefererindustrie
– Software-Entwickler und Anwender
– Wissenschaftler in Forschungseinrichtungen und Hochschulen
– Studenten der Konstruktions- und Fahrzeugtechnik sowie der angewandten Thermodynamik
Das Wärme- und Energiemanagement nimmt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Organisation des steigenden Energiebedarfes bei gleichzeitig sinkendem Energieangebot im Fahrzeug ein. In diesem Band stellen Experten aus Industrie und Forschung neue Methoden und aktuelle Entwicklungen vor und ermöglichen dadurch einen interessanten Einblick in Lösungsansätze des Wärmemanagements. Dabei wird sowohl über verbesserte und neuartige Komponenten als auch über Optimierungsstrategien berichtet. Die Vorstellung von Berechnungsverfahren und -anwendungen rundet diese Themenpalette ab.
Der Zielkonflikt zwischen steigenden Ansprüchen des Kunden an Fahrleistungen, Komfort, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit einerseits und sich verschärfenden gesetzlichen Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchs -
regelungen andererseits stellt den Fahrzeugentwickler vor große Herausforderungen.
Das Wärme- und Energiemanagement nimmt eine zentrale Rolle bei der intelligenten Organisation des steigenden Energiebedarfs bei gleichzeitig sinkendem Energieangebot im Fahrzeug ein. In diesem Band stellen Experten aus Entwicklung und Forschung neue Methoden
und aktuelle Entwicklungen vor und ermöglichen dadurch einen interessanten Einblick in Lösungsansätze des Wärmemanagements. Dabei wird sowohl über verbesserte und neuartige Komponenten als auch über Optimierungsstrategien berichtet. Die Vorstellung von Berechnungsverfahren
und -anwendungen rundet diese Themenpalette ab.
In diesem Beitrag wird die Kühlsystemregung um eine vorausschauende, das Fahrerverhalten und die Fahrzeugumgebung berücksichtigende Komponente erweitert. Grundgedanke ist die Ausnutzung der thermischen Trägheiten von Bauteilen und Fluiden, um die mittleren Bauteiltemperaturen anzuheben, ohne die serienmäßigen Spitzentemperaturen zu überschreiten. Mit dem vorausschauenden Regeler konnten sigifikante Verbrauchsverringerungen nachgewiesen werden, di ohne zusätzliche Sensoren/Aktoreb realisiert werden können. Verwendet wurde dafür ein Ottomotor mit Saugrohreinspritzung.
Die durch Abwärmenutzung erzeilbaren Kraftstoffverbrauchsverringerungen sind im sehr niedrigen einstelligen Prozentbereich angesiedelt und außerdem stark betriebspunktabhängig. Für den Gesetzgeber sind die Zulassungszyklen relevant, in Europa und weiten Teilen der Schwellenländer der NEFZ, in den USA der FTP75. Diese sind für den Fahrzeughersteller ebenfalls hinsichtlich der Inverkehrbringung eines Fahrzeuges verbindlich, allerdings auch hinsichtlich aller offiziellen Verbrauchs- und Emissionsangaben. Diese weichen teilweise erheblich von dem ab, was der kunde im alltag feststellt. In diesem Beitrag werden NEFZ und FTP75 mit dem realen Kundenverhalten aus eigenen Feldversuchen und aus Recherchen verglichen. Insbesondere die Generierung von Abwärme, deren Temperaturniveaus und die sich daraus ergebenden Nutzungsaspekte werden näher betratchtet.
The paper looks at the key issues in terms of what thermoelectrics (TE) can and must do for the automotive industry through to 2020+.
A brief introduction to the topic of waste heat recuperation and thermoelectric generators (TEG) is followed in the first section of the paper by an illustration of the potential offered by a fictive TEG ideally rated for use in the exhaust system
of a passenger car with conventional powertrain, with an estimate of possible
benefits and costs. This begins by asking which minimum contribution a new
technology has to provide for it to be included by the automotive industry in the
package of measures needed to achieve future CO2 targets. A proposal is presented
as the basis for the subsequent observations. The paper then looks at the
necessary material/module efficiency and the required mean ZT value as well as
availability.
This is followed by a brief description of the objective, consortium, job split,
contents and scope together with a summary of selected results obtained with the
consortium project TEG2020 funded by the BMBF (German Federal Ministry of
Education and Research).
The very general theoretical observations in the first section are then compared
in the second section with selected results obtained in test bench and
vehicle measurements using the laboratory generator developed in the project.
The focus here is not on the generator itself but on the impact of the conventional
generator, the additional mass of the TEG and its exhaust gas backpressure,
auxiliary power consumption and the necessary recooling.
The project results show that it is possible to realize the fictive TEG featured
in the estimate of potential using the existing possibilities.
Im Beitrag wird diskutiert, welchen Einfluss der konventionelle Generator, die Zusatzmasse des thermoelektrischen Generators (TEG), der TEG-Abgasgegendruck und die TEG-Rückkühlung auf die gewonnene TEG-Netto-Leistung und die mögliche Kraft-stoffeinsparung haben. Zu Beginn wird beschrieben, welches Potential ein TEG in der Abgasanlage eines konventionell angetriebenen PKW hat. Auf der Basis einfacher numerischer Abschätzungen werden die dem TEG theoretisch zur Verfügung stehenden thermischen Energiemengen an verschiedenen Stellen in der Abgasanlage betrachtet. Dabei wird auch auf die vom TEG generierbare elektri-sche Leistung eingegangen. Des Weiteren wird aufgeführt, in welcher Größenordnung der TEG durch seine Nettostromlieferung ins Fahrzeugbordnetz den konven-tionellen, vom Verbrennungsmotor angetriebenen Generator entlastet und was dies für die CO2-Reduktion bedeutet.
Der Hauptteil beschäftigt sich mit wichtigen Aspekten der Auslegung. Grundlage sind im Projekt durchgeführte Untersuchungen und Messungen, sowohl für das seriennahe als auch für das mit einem TEG ausgerüstete Projektfahrzeug. Im Fokus standen dabei für die TEG-Leistung wichtige Systemgrößen. Die Vermessung des Projektfahrzeugs fand auf der Abgasrolle für definierte, realitätsnahe Betriebszustände (Konstant- und Zyklusfahrten) statt. Die Erprobung von TEG-Komponenten sowie verschiedener TEG-Varianten erfolgte vorher auf Motor- und Heißgasprüf-ständen, wodurch auch die Tragfähigkeit und Funktionalität der Konzepte bestätigt wurde.