Fachgebiet Energieeffiziente Fahrzeugantriebe Leiter: Prof. Dr.-Ing. Werner Eißler

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Harald Maurer
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1 Fachgebiet Energieeffiziente Fahrzeugantriebe Leiter: Prof. Dr.-Ing. Werner Eißler Innovation und Investition Für die 2014 neu eingerichtete Professur Energieeffiziente Fahrzeugantriebe an der TU Ilmenau werden aus Mitteln des Freistaates Thüringen und der EU Labore und Erprobungsmöglichkeiten geschaffen, die die anwendungsnahe und grundlagenorientierte Forschung an Verbrennungsmotoren, Turboladern und Abgassystemen ermöglichen. Am Rande des Universitätscampus entsteht bis Q1/2015 im Gewerbegebiet Ehrenberg Ost ein modernes Laborund Bürogebäude für die Professur und ca. 15 Mitarbeiter. Die Professur ist eingebunden in das Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo). Kontakt: Zielsetzung Die dadurch geschaffenen Labor- und Simulationseinrichtungen schaffen die Möglichkeit für innovative Foschungsschwerpunkte > Optimierung aufgeladener und elektrifizierter Verbrennungsmotoren > Optimierung von Aufladesystemen > Erprobung von Hochtemperaturwerkstoffen > Untersuchungen an Abgasanlagen > Untersuchung zu Partikelstrukturen > Untersuchung Kraftstoffeinspritzung > Schwingungs- und Geräuschverhalten > Sensorentwicklung > Simulation von Verbrennungsmotoren und hybrider Antriebsstränge > Simulation und Auslegung von Turboladern Technische Daten Prüfstände EFA

2 Labor- und Testeinrichtungen für optimierte Verbrennungsmotoren Laborgebäude > Grundstücksfläche: ~ 3500 m² > Labor/Technikfläche: ~ 1200 m² > Bürofläche: ~ 300 m² Motorprüfstände Zwei Prüfstandszellen > Grundfläche: 7x8 m > entkoppelte Aufspannplatte: 4x1,9 m > Zwischenraum zur Abgasanalyse Heißgasprüfstände Drei Prüfstandszellen > Grundfläche: 4x8 m Werkstatt > Grundfläche: ~ 175 m² Mess-/Analysetechnik (ThIMo) > Schwingungs- und Akustimesssysteme > Thermographie InfraTec Inspect 680 S > Digitale Hochgeschwindigkeitskamera Keyence VW 9000 > Computertomograph Ray Scan 200 > Rasterelektronenmikroskop Jeol JSM-6610 > Oszilloskope mit Messzubehör > Solid-Particle Counting System Horiba MEXA 2100 SPCS/SMPS > FTIR Abgasanalyse (geplant) AVL SESAM i60 FT Numerische Simulation > 3-D Strömungssimulation > 1-D Motor- und Powertrainsimulation > Entwurf Strömungsmaschinen Technische Daten Prüfstände EFA

3 Motorprüfstand für hochdynamische Untersuchungen an Verbrennungsmotoren Quelle: AVL Die Entwicklung künftiger Verbrennungsmotoren wird immer stärker geprägt von der Erreichung vermeintlich gegensätzlicher Ziele. Einerseits Verlangen die Vorgaben des Gesetzgebers energieeffiziente und emissionsarme Motoren, andererseits erwarten Kunden mindestens die Beibehaltung gewohnter Fahrleistungen. Zudem werden die Vorschriften zur Zertifizierung weltweit komplexer und dynamischer. Diese Herausforderungen im Blick wird im Thüringer Innovationszentrum Mobilität an der TU Ilmenau ein Prüfzentrum mit einem hochdynamischen Motorprüfstand und leistungsfähigen Turbolader Heißgasprüfständen errichtet. Mit Hilfe dieser Prüfstände werden Untersuchungen der anwendungsnahen und grundlegenden Forschung und Entwicklung an aufgeladenen Verbrennungsmotoren und Turboladern ermöglicht. Technische Daten Prüfstände EFA

4 Die Funktionen der Testeinrichtungen im Überblick Verbrennungsmotorenprüfstand Ausstattungsumfang > Synchron Antriebs- und Bremseinheit mit IGBT Stromrichter AVL DynoSpirit 370/4.5-8 > Portalrahmen zur Realisierung originaler Fahrzeugabgasanlagen > Motoraufspannpaletten zur Motorrüstung außerhalb des Prüfstandes > Ansaugluftkonditionierung AVL Consysair TCS 2400 FH > Ansaugluftmessung AVL Flowsonix Air 150 > Abgasgegendruckregelung DN80 > Fahrhebelsteller > Dynamische Prüfstandsregelung AVL PUMA Open > Schnittstellen ASAM/ASAP3/CAN/Ethernet/F-FEM/LAN- AK/MATLAB Simulink/ Profibus/Modbus/ILinkRT > Temperaturmesstechnik Ni-Cr-Ni Pt100 > Standarddruckmessung -1 bis 10 bar (rel.) > Indizierdruckmessung AVL Indimodul 622 Gigabit > Kontinuierliche Kraftstoffmengenmessung AVL FlexFuel > Kühlmittelkonditionierung AVL ConsysCool 400 > Ölkonditionierung AVL ConsysLube 25/50 > Ladeluftkonditionierung AVL ConsysBoost 3000 Antriebs- und Bremseinheit > Nennmoment: M D =785 Nm > Nennleistung: P=370 kw > Maximaldrehzahl: n max =8000 1/min > Massenträgheit: Θ=0,273 kg m² Ansaugluftkonditionierung > Durchfluss: 1800 m³/h > Ansauglufttemp.: T= C > Ansaugluftfeuchte: X= 8 20 g H2O /kg Luft > Ansaugluftmessung: 3200 kg/h Genauigkeit: ± 1% v. Messwert Verbrauchsmessung > Messbereich: 0125 kg/h > Temperaturregel.: 1080 C Konditionierung > Kühlmittel: ü 300 kw C > Öl: ü 50 kw 9 kw C > Ladeluft: ü 165 kw 1570 C Technische Daten Prüfstände EFA

5 Turbolader Heißgasprüfstände für stationäre und instationäre Betriebspunktmessungen und für Bauteiluntersuchungen inkl. Thermoschock Quelle: AVL Ausstattungsumfang > Zwei ATL Heißgasprüfstände mit Brennerleistungen von 400 kw bzw. 200 kw., 1100 C, 150 C!, 6 bar (abs.)! ", 3 bar (abs.) > Elektrische Heizung für niedrige Heizenergie bis 12 kw, 420 C, 20 C > Durchfluss Turbine und Verdichter 0,02 0,42 kg/s kg/h Genauigkeit: ±0,4% d. Messwertes > Messung ATL-Drehzahl (Micro Epsilon) > Ansaugluftkonditionierung # 1025 C > Ölkonditionierung Ö C > Kühlwasserkonditionierung %&&' C > Druck- und Temperaturmesstechnik Temperatur: Pt100, Ni-Cr-Ni Druck: ±0,1% > Blow-By Messung 1,575 l/min > Verdichter-Kreislaufbetrieb > Thermoschock C : 16 s C : 10 s Technische Daten Prüfstände EFA

6 Numerische Simulationen von Verbrennungsmotoren, durchströmten Bauteilen sowie Auslegung und Simulation von Turboladern Simulation des Verbrennungsmotors > Bewertung Gesamtmotor und Komponenten > Effizienzsteigerung und Bauteiloptimierung > Simulationsprogramm GT-Power Quelle: GTIsoft Quelle: CFturbo Auslegung und Simulation von Turboladern > Aerodynamische Auslegung und Bewertung von Verdichter- und Turbinenrädern > Geometrieerstellung von Schaufelrädern und Gehäusen > Simulationsprogramm CFturbo Strömungssimulation > Simulation durchströmter Bauteile > Bewertung von Verlusten > Geometrieoptimierung > Ermittlung der Wärmebelastung von heißen Bauteilen > Simulationsprogramm ANSYSCFX Technische Daten Prüfstände EFA

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