Umsetzung eines Slave-Konzeptes zur Vernetzung von Prüffeldern. - Ilmenau. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Zur Verringerung von Entwicklungszeiten und -Kosten wird in der Fahrzeugentwicklung der Ansatz der agilen Systementwicklung verfolgt. Dazu zählt die sogenannte X-in-the-Loop-Methodik, die eine flexible und frühzeitige Systemvalidierung ermöglicht. Zur Entwicklung und Erprobung dieser Validierungsmethoden ist eine vernetzte Prüfumgebung mit dem Schwerpunkt auf Test-Rig-in-the-Loop bereits am Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der TU Ilmenau umgesetzt. Dabei handelt es sich um eine Gesamtfahrzeugsimulation, bei der Subsysteme durch reale Systemkomponenten in Prüfständen ersetzt werden können, um physikalische Phänomene besser zu berücksichtigen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde für diese Vernetzung eine neue Strategie zur Master-Slave-Kommunikation in Form eines Slave-Algorithmus umgesetzt. Hierzu wurden ein dem zukünftigen ACI-Standard entsprechender Slave-Algorithmus als Echtzeitanwendung zur Prüfstandssteuerung in MATLAB/Simulink implementiert, und Werkzeuge zur Validierung dieses Algorithmus geschaffen. Außerdem wurde der Algorithmus für ein konkretes Prüffeld adaptiert und dabei eine Strategie zum automatisierten Herstellen der Anfangs- und Endbedingungen von Test-Rig-in-the-Loop-Prüfläufen geschaffen.
Untersuchung verschiedener Einflussgrößen auf die Knarzwirkkette : an einem Cornermodul-Prüfstand. - Ilmenau. - 175 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Diese hier vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung verschiedener Einflussgrößen auf die sogenannte Knarzwirkkette. Das Knarzen stellt ein niederfrequentes Geräusch dar, welches in verschiedenen Szenarien im realen Fahrbetrieb mit einer für Störgeräusche relativ großen Häufigkeit auftritt. Das liegt daran, dass besonders bei Fahrzeugen mit Automatikgetrieben der Betriebspunkt, in dem dieses Geräuschphänomen auftritt, bei nahezu jedem Anfahr- und Bremsvorgang durchlaufen wird. Somit besitzt dessen Untersuchung eine hohe Relevanz und soll im Rahmen dieser Arbeit mit unterschiedlichen Methoden analysiert werden. Zum einen werden die einzelnen Bauteile der Radaufhängung, wie sie im Fahrzeug verbaut ist, mit dem Verfahren der experimentellen Modalanalyse untersucht. Das gleiche Verfahren wird anschließend genutzt, um die wesentlichen Baugruppen der Radaufhängung im verbauten Zustand zu untersuchen. Da die Schwingungen des Knarzens sich auch auf die anderen Elemente der Radaufhängung auswirken und nicht nur auf die unmittelbare Umgebung der Fahrzeugbremse einzugrenzen sind, sind diese experimentellen Modaluntersuchungen von großem Wert, um Aufschluss über das Verhalten der übrigen Bauteile zu erlangen. Weiterhin wird mithilfe weiterer Messungen am Cornermodul-Prüfstand versucht, die Drehmomentschwingungen beim Knarzen zu erfassen. Die Messungen an dem Cornermodul-Prüfstand finden dabei unter den verschiedensten Parametervariationen statt, welche ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit unter Berücksichtigung eines eigens erstellten Versuchsplans erdacht wurden. Zu diesen Parametern zählen beispielsweise die Variation der Radaufstandskraft, der Hangabtriebskraft, der Temperatur und des Bremsdrucks, um nur einen Teil zu nennen. Letztlich zählte noch die Untersuchung des Knarzens bei Veränderung der Knarzwirkkette zu den abgeleisteten Aufgaben, um Aussagen darüber ableiten zu können, wie man durch Eingriffe in jene das Knarzverhalten beeinflussen kann.
Entwurf, Konstruktion und Umsetzung einer Verstellvorrichtung für ein Cornermodul. - Ilmenau. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die Charakterisierung von Fahrwerks- und Reifeneigenschaften ist ein wesentlicher Bestandteil für die Entwicklung von Kraftfahrzeugen. Da nicht alle Messgrößen im realen Fahrversuch erfasst werden können, müssen reproduzierbare Versuche an geeigneten Prüfständen unter Laborbedingungen durchgeführt werden. Mit dem im Vier-Rollen-Prüfstand integrierten Cornermodulprüfstand des Fachgebiets Fahrzeugtechnik der Technischen Universität Ilmenau können Reifen, Fahrwerke und Halbachsen, sogenannte Cornermodule, experimentell untersucht werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die konzeptionelle Entwicklung und konstruktive Umsetzung von Verstellvorrichtungen zur Verbesserung des Cornermodulprüfstands. Hierfür wird zunächst eine Literaturrecherche über zurzeit existierende Prüfstände erstellt und der aktuelle Stand der Technik abgebildet. In der anschließenden Konzeptphase findet die Auslegung der Teillösungen statt. Dort werden die Lösungsvarianten für die Radlasterzeugung, die Position des Rades auf der Rolle sowie die Einstellung von Spur-, Radsturz- und Nachlaufwinkel erstellt und bewertet. Auch die Sensorik zur Erfassung der Radstellungsgrößen wird betrachtet. Darauf aufbauend werden drei konkretisierte technische Prinzipe erstellt, von denen das mit der höchsten Bewertung als Konstruktion umgesetzt wird. Die technischen Zeichnungen der Fertigungsteile werden angefertigt und dem Anhang beigefügt. Somit kann diese Arbeit als Grundlage zur Fertigung des überarbeiteten Prüfstands verwendet werden.
Simulative Untersuchung des Einflusses von Reifenfülldruck und ABS Parameter auf den Bremsweg von Fahrzeugen. - Ilmenau. - 118 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Die Verkürzung des Bremsweges von Fahrzeugen ist für die steigenden Sicherheitsanforderungen eines der wichtigsten Entwicklungsziele. Um dieses Ziel zu erreichen, kann der Reifenfülldruck verringert und somit die Reifenaufstandsfläche vergrößert werden. Ein niedriger Reifenfülldruck erhöht jedoch den Rollwiderstand und somit den Energieverbrauch des Fahrzeugs. Um diesen Zielkonflikt zu verhindern, wurde eine hochdynamische Reifenfülldruckregelanlage entwickelt, welche den nötigen Reifenfülldruck in jeder Fahrsituation dynamisch regeln kann. Dazu sind Untersuchungen am Reifen und dessen Verhalten während einer Vollbremsung mit Antiblockiersystem (ABS) essenziel, um die gewünschten Reifenfülldrücke zu definieren. In der vorliegenden Arbeit wurden Bremswege und Fahrzeugverhalten erstmals mit vollständiger Radkraftmessung und einem hochdynamischen Reifenfülldrucksystem kombiniert, gemessen und analysiert. Dabei entstand die Notwendigkeit eines aktiv auf die jeweilige Reifenkennlinie angepasst regelnden ABS, da bei großen Reifenfülldruckänderungen eine Änderung des kritischen Soll-Schlupfes aufgefangen werden muss. Diese Fähigkeit wurde mit dem neu eingeführten Split-Active-ABS in einer selbst aufgebauten "software-in-the-loop" Gesamtfahrzeug-simulation mit Hilfe der Tools IPGCarmaker, Matlab/Simulink und LMS AMESim realisiert und untersucht. Mit einem für die hochdynamische Reifefülldruckänderung modifiziertem Reifenmodell wurden daraufhin die erwarteten Bremswegeinsparungen dargelegt. Um die Effekte eines Antiblockiersystems auf den Fahrzeugreifen noch weiter zu analysieren, wurden schließlich synthetische Reifenkennlinien in die Gesamtfahrzeugsimulation implementiert und mit den bis dorthin gesammelten Erkenntnissen verglichen und beschrieben.
Probenahme, Messung und Klassifizierung von luftgetragenen Bremsstaubpartikeln an einem Schwungmassen-Bremsenprüfstand (SMP). - Ilmenau. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Aufgrund tribologischer Wirkmechanismen entstehen an der Radbremse von Kraftfahrzeugen Partikel in einem Größenbereich von 100 nm. Die erhebliche Relevanz für Gesundheit und Umwelt dieser Partikel führt zu gesellschaftlichen und politischen Trends zur Reduktion der Partikelemissionen. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Einflussgrößen auf das Emissionsverhalten von Partikeln der Radbremse am Beispiel des KFZs untersucht werden. Auf Basis einer Literaturrecherche zur Entstehung und dem Verhalten von Partikel sowie bestehenden Versuchsaufbauten zur Messung von Partikelemissionen an der Radbremse soll eine Abschätzung von Einflüssen auf das im Rahmen der Arbeit verwendete Messkonzept erfolgen und validierende Untersuchungen durchgeführt werden. Weiterhin ist die Optimierung des Messkonzepts Ziel der Arbeit. Die vorliegende Arbeit umfasst eine theoretische Betrachtung von Partikelentstehung, Eigenschaften und bestehenden Prüfaufbauten. Nach Betrachtung und Abschätzung von Einflussgrößen erfolgen experimentelle Analysen der Partikelemission am Schwungmassenprüfstand. Zunächst werden Wirkungen von Umgebungsparametern wie die Verwendung einer Einhausung, klimatische Parameter und Kühlluftstrom fokussiert. Anschließend liegt das Augenmerk auf Variation von Beanspruchungsparametern, während sowohl herkömmliche Low-Steel und NAO-Reibpaarungen mit Graugussbremsscheiben als auch hartmetallbeschichtete Bremsscheiben verwendet werden. Als Lastkollektive kommen ein modifizierter AK-Master und der WLTP zum Einsatz. Eine physikalisch-chemische Analyse mittels REM und EDX schließen die Partikeluntersuchungen ab. Auch eine Charakterisierung der Strömungsverhältnisse im Kühlluftkanal und die Neukonstruktion einer Einhausung um die Radbremse sind Bestandteil der Arbeit.
A method for closed-loop testing of brake on a scaled Brake-Dynamometer. - Ilmenau. - IV, 29 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Die Abschlussarbeit beschäftigt sich mit einer Machbarkeitsstudie zur Vernetzung von Prüfständen. Insbesondere lag der Fokus auf der Vernetzung einer echtzeitfähigen Gesamtfahrzeugsimulation mit ausschließlich einem Bremsenprüfstand. Da Bremssysteme üblicherweise (in der Simulation) über vier Bremsen verfügen, ist diese Vernetzung unterbestimmt. Daher sollte ein methodischer Ansatz zur Rückführung relevanter Zustände entwickelt werden. Es wurde ein analytisches Simulations-Modell entwickelt, anhand dessen die vorgeschlagenen Closed-Loop-Verfahren für verschiedene Prüfstands-Konfigurationen untersucht wurde.
An approach for closed-loop testing on a scaled Vehicle Chassis Dynamometer. - Ilmenau. - IV, 37 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Im Rahmen der Masterarbeit wurde eine Machbarkeitsstudie zur echtzeitfähigen Vernetzung von Gesamtfahrzeugsimulationen mit einer unterbestimmten Anzahl an Prüfständen durchgeführt. Insbesondere richtet sich der Fokus der Arbeit auf sogenannte "Cloosed-Loop-Testings" von Reifen. Hierzu wurde ein Reifenmodell erstellt, das wesentliche Reibphänomene des Reifens berücksichtigt. Dieser Ansatz zeigt eine Methodologie zur Rückführung relevanter Zustände.
Grundlagenuntersuchungen zur Partikelemission einer Kfz-Radbremse am Beispiel spezieller Fahrkollektive. - Ilmenau. - 103 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Feinstaub stellt aufgrund seiner auftretenden Menge und seines Schädigungspotentials eine Gefahr für Mensch und Umwelt dar. Die Partikel können bedingt durch ihre Morphologie bis in die Alveolen der Lunge vordringen oder durch den Riechnerv direkt ins Gehirn gelangen. Feinstaubpartikel werden mitverantwortlich für Krankheiten wie Asthma, Lungenkrebs und Alzheimer gemacht. In Ballungsräumen werden an mehreren Tagen im Jahr, mit zunehmender Häufigkeit, Feinstaubgrenzen überschritten. Einen der Emittenten von Feinstaub stellt das Automobil dar. Trotz vieler ergriffener Maßnahmen auf Abgasseite werden Fahrverbote als Gegenmaßnahme diskutiert. Jedoch tragen auch die außermotorischen Partikelemissionen, sogenannte "non-exhaust emissions" entscheidend zur Gesamtpartikelemission eines Fahrzeuges bei. Neben der Emission durch Reifenabrieb ist das Reibsystem der Bremsanlage eine weitere Emissionsquelle von Feinstaub am Automobil. Bei der Wechselwirkung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe entstehen, infolge tribologischer Vorgänge, Partikel die durch die Rotation der Scheibe aus dem System geschleudert werden. Unter entsprechenden Bremsparametern sind Umschaltpunkte in der Emissionshöhe zu beobachten. Im Rahmen dieser Arbeit werden diese Bremsparameter identifiziert und ihre Auswirkung auf die Umschaltpunkte analysiert.
Entwicklung eines Versuchsaufbaus zur Erfassung von Reifenpartikeln eines Pkw-Reifens am Corner-Modul-Prüfstand. - Ilmenau. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Bei der Nutzung des Automobils entsteht durch die Reibpaarung zwischen Fahrbahnbelag und Reifen ein partikelförmiger Abrieb. Obwohl dieser Abrieb gesundheitsschädlichen Feinstaub beinhaltet, werden bisher nur für die verbrennungsmotorischen Feinstaubemissionen Grenzwerte festgelegt. Die Messung dieser Abriebpartikel ist im realen Fahrbetrieb nur bedingt möglich und wird von Umweltfaktoren beeinflusst. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit ein Versuchsaufbau erarbeitet, um den Reifenabrieb an einem Rollenprüfstand untersuchen zu können. Hierzu werden zunächst bekannte Eigenschaften von Reifenpartikeln erläutert und verschiedene Messmethoden vorgestellt. Daraufhin wird eine Kapselung um ein Viertelfahrzeug an dem Corner-Modul Prüfstand der TU Ilmenau konstruiert. Die Kapselung soll den Reifen von der Umgebung isolieren und den gesamten Reifenabrieb einer Messstrecke zuführen. Zusätzlich werden die Luftführung zur Kapselung und die Messtrecke ausgelegt sowie die Messgeräte für eine detaillierte Analyse der Partikel ausgewählt.
CFD-Simulation eines geschlossenen CVS für die Bremspartikelmessung im realen Fahrbetrieb. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Im Zuge der zunehmend strenger werdenden gesetzlichen Reglementierung der Emissionsvorschriften des bei Verbrennungsmotoren entstehenden Feinstaubes treten auch außermotorische Emittenten weiter in den Fokus der Forschung. Insbesondere die in Folge tribologischer Reibmechanismen an der Kfz-Radbremse auftretenden Stäube sind hierbei zu nennen. In der vorliegenden Arbeit wird zunächst ein Überblick des Standes der Technik zur Messung sowie zur Simulation dieser gegeben. Weiterhin wird ein an der TU Ilmenau entworfenes Konstantvolumen-Probenahmesystem zur Messung der Bremspartikel besprochen, dessen Luftführung anschließend mittels des CFD-Simulationsprogramms ANSYS Fluent strömungstechnisch simuliert wird. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse über die Strömung wird die Eignung des Systems zur Partikelmessung untersucht und eine geeignete Stelle zur Probeentnahme innerhalb der Messstrecke angegeben. Des Weiteren werden Optimierungsvorschläge für eine effizientere Luftführung und Partikelentnahme angeregt. Das entstandene Simulationsmodell bietet zudem die Möglichkeit zukünftiger Untersuchungen unter Miteinbeziehung des simulierten Partikelverhaltens.