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
Um den Kraftstoffverbrauch zu senken, hält seit vielen Jahren eine zunehmende Integration elektrischer Aktuatoren in den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen Einzug. Auch das Kühlsystem des Verbrennungsmotors ist hiervon betroffen. Um die Einsparungen zu verwirklichen, muss eine intelligente Algorithmik - in diesem Zusammenhang als Wärmemanagement bezeichnet - die bedarfsgerechte Ansteuerung der Kühlsystem-Aktuatoren sicherstellen. Auf Grund der erforderlichen Flexibilität der Regellogik und der anwachsenden Diversifizierung des Fahrzeugportfolios nehmen die Freiheitsgrade in Form von Steuergeräteparametern stetig zu, wodurch auch deren Kalibrieraufwand kontinuierlich ansteigt. Infolgedessen ist die Applikation der Parameter mit dem herkömmlichen, empirisch geprägten Vorgehen kaum noch zu bewältigen.
In der vorliegenden Arbeit werden Werkzeuge, Methoden und Prozesse vorgestellt, mit deren Hilfe die Themenfelder des Wärmemanagements zeitsparend und kostengünstig kalibrierbar sind. Dabei wird gegenüber dem herkömmlichen Vorgehen die hochwertige Applikationsgüte nochmals verbessert.
Ein wesentlicher Teil der Zeit- und Kosteneinsparungen wird durch die Verlagerung des Applikationsumfangs von der Straße auf den Prüfstand erzielt, wodurch ein automatisierter Messprozess ermöglicht wird. Für die Automatisierung werden die aus der Steuergeräteapplikation bekannten Elemente der Prüfablaufplanung auf die Besonderheit am Klimawindkanal erweitert. Dies betrifft insbesondere die Bausteine Messpunktesortierung, Systemstabilisierung sowie Verstell- und Limitstrategie.
Eine weitere Effizienz- und Qualitätssteigerung wird realisiert, indem bei der Bearbeitung der Applikationsaufgaben auslegungsrelevante Betriebspunkte in Verbindung mit einem methodischen Applikationsansatz gewählt werden. Hierbei kommen die Werkzeuge der modellbasierten Offline-Optimierung bzw. der virtuellen Applikationsstrategie zum Einsatz.
Eine umfassende Bewertung des erarbeiteten Applikationsprozesses belegt, dass sich die hohe Güte der Kalibrierung auch im breit gefächerten realen Fahrzeugbetrieb nachweisen lässt.
Wie holt man den Berg in die Ebene? Bremsanhänger dienen zur Erzeugen definierter Bremskräfte an Kraftfahrzeugen, wodurch Fahrversuche mit hoher Last bei geringen Geschwindigkeiten möglich werden. TU Cottbus und Westfalia Trailer Systems haben den Bremsanhänger BA 10 k zur Entwicklung, Applikation und Verifizierung aller Komponenten des Antriebsstrangs moderner Kraftfahrzeuge konzipiert, der mit wassergekühltem 250-kW-Synchrongenerator Anhängelasten oder Bremskräfte bis 10kN erlaubt.
Nach wie vor ist die Verringerung der Abgasemissionen, insbesondere der CO2-Emissionen, eines der Kernthemen in der Fahrzeugentwicklung. Im vorliegenden Beitrag wird auf die globalen CO2-Emissionen und die Ressourcen fossiler Treib-stoffe sowie auf die gesetzlichen Regelungen als treibende Kräfte für die Emissi-onsverringerung eingegangen. Anschließend werden die Lebenszyklus-Emissionen für herkömmlich angetriebene und E-Fahrzeuge betrachtet.
Den Abschluß des Beitrages bildet die kurze Vorstellung von Wärmemanagement-Maßnahmen zur Effizienzverbesserung von Verbrennungsmotoren.
CO2-Bilanzierungen - Keynote
(2014)
Wärme- und Energiemanagement im Kraftfahrzeugstellen einen Hebel zur Effizienzsteigerung bei der Energiewandlung der eingesetzten Energieträger dar. Neben der Verringerung und Vermeidung von CO2-Emissionen gehört dazu auch die Beachtung von Fahrbarkeits- und Komfortansprüchen und teilweise von sicherheitsrelevanten Themen. In dieser Keynote werden einführend aktuelle Zahlen zu globalen CO2-Emissionen und deren Verursachern sowie zur Entwicklung der Verkehrsleistungen und des Verbrauchs fossiler Energieträger in den letzten Jahren dargestellt.Damit können Effizienzsteigerungen am Kraftfahrzeug ins Verhältnis zum Energieumsatz in volkswirtschaftlichem Maßstab gesetzt und die Auswirkungen auf die gesamten CO2-Emissionen betrachtet werden.
Eine detaillierte Betrachtung der tatsächlichen Lifecycle-CO2-Emissionen verschie-dener Antriebskonzepte und der Vergleich der im Fahrbetrieb auftretenden Emissio-nen mit Werten aus gesetzlichen Zyklen läßt Rückschlüsse auf Potentiale zur Emissionsverringerung zu und zeigt die tatsächliche Umweltfreundlichkeit der unterschiedlichen Konzepte auf. Hier werden sowohl für den Verbrennungsmotor als auch für elektrisch angetriebene Fahrzeuge verschiedene Energieträger betrachtet.
Bremsanhänger dienen dem Test von Kühlsystemen, deren Komponenten, Klimaanlagen oder auch zur Applikation verschiedener Anforderungen aus Motor-, Getriebe- oder Fahrzeugsteuerungen. Dieser Beitrag zeigt ein neues Konzept, mit dem der Komfort bei Versuchsfahrten deutlich gesteigert werden kann. Gleichzeitig kann die Einsatzdauer auch bei hohen Umgebungstemperaturen sichergestellt werden. Im Folgenden wird gezeigt, wie dies umgesetzt wurde und wie sich der BA6500.1 somit von der Konkurrenz abgrenzt.
Der Verbrennungsmotor als Fahrzeugantrieb ist aktuell und auch weiterhin in naher Zukunft der lieferant für die mechanische Antriebsenergie. Trotz Fortschritten auf dem Gebiet des Wärmemanagements wird immer noch, besonders in Teillast, ein nicht unerheblicher Teil der zugeführten Energie in Wärme umgewandelt, die ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird. In diesem Beitrag wird gezeigt, welche Randbedingungen an aktuellen Verbrennungsmotoren speziell Ottomotoren für eine mögliche Wärmenutzung durch Thermoelektrische Generatoren vorherrschen. Besonders die unterschiedlichen Betriebszustände mit ihren daraus resultierenden stark differierenden Temperatur- und Energieniveaus werden aufgzeigt. Diese sind wesentliche Grundlage für die Auslegung von Thermogeneratoren.
Seit etwas mehr als zehn Jahren fokussiert sich die Motorenentwicklung bei Ottomotoren auf Downsizing. Treibende Kraft ist dabei die Verringerung des Kraftstoff-verbrauches bzw. der CO2-Emissionen in den gesetzlich relevanten Zyklen.
Im vorliegenden Beitrag werden zwei unterschiedliche Ottomotorenkonzepte hinsichtlich ihrer Effizienz betrachtet. Zum einen ist das ein aktuelles Downsizing-Konzept mit Abgasturboaufladung und Direkteinspritzung, zum anderen ein Saugmotor mit Saugrohreinspritzung. Beide Motoren besitzen identische Maximalleistungen.
Nach einer kurzen Darstellung der thermodynamischen Grundlagen und der Berechnungsschritte werden charakteristische Kennfelder verglichen.
Abschließend wird eine Beurteilung der Effizienz in gesetzlichen Zyklen und im realen Betrieb gegeben. Dabei werden auch die Betriebspunkthäufigkeiten zwischen Zyklen und realer Fahrt verglichen.
Fahrzeugmesstechnik
(2020)
Dem Fahrzeugtechniker wird ein Übersichts- und Nachschlagewerk zu den angegebenen Messtechniken an die Hand gegeben. Dabei wird neben den physikalischen Aspekten auf die praxisrelevanten Eigenschaften und Besonderheiten eingegangen. Größen- und Rechenbeispiele veranschaulichen das Thema. Ergänzend werden grundlegende statistische Methoden zur Fehlerbetrachtung und Bewertung von Messergebnissen dargestellt.