Untersuchung des Einflusses variierender Parameter auf das Agglomerationsverhalten von Bremsstaub mithilfe der Methodik der statistischen Versuchsplanung (DoE). - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
In modernen Kraftfahrzeugen kommen derzeit hauptsächlich Scheibenbremssysteme zur Anwendung. Bei jedem Bremsvorgang kommt es infolge der vorliegenden tribologischen Beanspruchung zur Umwandlung von kinetischer in thermische Energie und zur Emission eines partikelförmigen Bremsstaubes. Aufgrund der offenen Bauweise und der damit verbundenen Emission an die Umgebung, können die Partikel Fahrzeugkomponenten, insbesondere die Felge, verschmutzen und letzlich auch den menschlichen Organismus belasten. Im Rahmen dieser Arbeit soll der Einfluss variierender Parameter auf den Anhaftprozess von Bremsstaubpartikeln auf einer Felgenoberfläche und dem damit verbundenen Helligkeitsverlust analysiert werden. Durch die Anwendung der statistischen Versuchsplanung (Design of Experiments) soll besonderes Augenmerk auf die statistische Signifikanz zwischen den systemabhängigen Parametern gelegt werden. Das Ziel besteht darin statistisch relevante Parameter zu definieren und in Form eines Vorhersagemodells zusammenzufassen. Die Arbeit umfasst sowohl die systematische Aufstellung eines Versuchsplans, als auch die Durchführung und Auswertung der Versuche nach der Methodik der statistischen Versuchsplanung. Dazu wird zunächst via Black-Box-Prinzip der Zusammenhng zwischen den eingehenden Größen und der Zielgröße aufgezeigt. Einen besonderen Stellenwert erhält dabei die Elektrostatische Aufladung, deren Nachweis gesondert im Rahmen eines Vorversuches erfolgt. Die relevanten Parameter werden innerhalb eines Versuchsplanes variiert und deren Einfluss auf die Felgenverschmutzung aufgezeichnet. Aus den Ergebnissen wird das Vorhersagemodell abgeleitet. Die Modellbildung erfolgt mithilfe der Statistiksoftware Minitab 17.
Analyse der bauteilspezifischen Auswirkungen durch den Einsatz von Aluminiumzylinderkurbelgehäusen und Stahlkolben in einem modernen Vierzylinder Dieselmotor. - Ilmenau. - 93 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
In einigen Versuchsmotoren der neuen Motorengeneration EA288evo der Volkswagen AG sind Kolbenringe und Kolbenbolzen aus unterschiedlichen Prüfläufen mit unerwartet hohem Beschichtungsverschleiß aufgefallen. Daraus sind die Notwendigkeit der statistischen Auswertung und das Thema dieser vorliegenden Arbeit entstanden. Der Kolbenringverschleiß beeinflusst den Ölverbrauch sowie die Reibleistung und den Kraftstoffverbrauch. Durch den Kolbenbolzenverschleiß im Stahlkolben kann ein Kolbenbolzenfresser und über eine Zwangsführung ein Kolbenfresser mit Motorschaden entstehen. Über die statistischen Auswertungen des Beschichtungsverschleißes sollen Empfehlungen für die Mindestschichtdicken gegeben werden. Als Ursache für Polierstellen, die im Zylinderrohr entstehen, wird der Zusammenhang zwischen Ölkohle- und Rußablagerungen und den maximalen Kolbenkippwinkeln aus der Kolbensekundärbewegung betrachtet. Diese Polierstellen beeinflussen die Schmiereigenschaften. Durch die maximalen Kolbenkippwinkel und einiger gewählten Punkte am Kolben werden Zusammenhänge gebildet. Abschließend werden Vorschläge für geeignete Reduzierungsmaßnahmen getroffen.
Vergleich und Bewertung unterschiedlicher Probenahmestrategien von Bremsstaub an einem Schwungmassenprüfstand. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Bei der Betätigung einer Kraftfahrzeugbremse kommt es aufgrund tribologischer Wirkmechanismen zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag zu einer Feinstaubemission, dem sogenannten Bremsstaub. Dieser steht im Verdacht, negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu haben. Je nach Größe können eingeatmete Bremsstaubpartikel über den Atemtrakt und Diffusionsvorgänge bis in die Blutbahnen des Menschen gelangen und dadurch dem Herz-Kreislauf-System schaden. Für die Messung und Untersuchung des Bremsstaubes, der an einem Schwungmassenprüfstand gezielt durch vorgegebene Bremsparameter emittiert wird, werden in dieser Arbeit drei verschiedene Entnahmestrategien untersucht, charakterisiert und verglichen. Durch die vergleichende Bewertung der Entnahmestrategien ist es möglich, eine Festlegung bevorzugter Anwendungsfelder für die einzelnen Entnahmestrategien vorzunehmen. Dabei wurde vor allem der Einfluss unterschiedlicher Volumenströme und Luftfeuchten auf die zu messenden Partikelemissionen analysiert. Abschließend werden Optimierungspotenziale für die vorhandenen Entnahmestrategien aufgezeigt und bewertet.
Inbetriebnahme eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors mit elektronischer Zündung und Einspritzung am Momponentenprüfstand. - Ilmenau. - 109 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Aufbau und Inbetriebnahme eines Verbrennungsmotors auf einem Komponentenprüfstand für Verbrennungsmotoren. Es werden ein grundsätzliches Funktionsprinzip des fremdgezündeten Verbrennungsmotors und des zu erarbeitenden Versuchsmotors sowie das vorhandene Messsystem, das Aufbauprinzip des Prüfstandmotors und die Vorbereitung für die weitere Entwicklung des Komponentenprüfstandes vorgestellt. Weiterhin werden der Aufbau des Komponentenprüfstandes sowie dessen Vorbereitung präsentiert. Durch die Verbindung des bereitgestellten Komponentenprüfstands und des vorhandenen Messsystems wird ein kompletter Motorprüfstand aufgebaut. Mittels des aufgebauten Motorprüfstandes wird der Motor in Betrieb genommen, eine Fehlersuche aufgrund von Fehlfunktionen und daraufhin Optimierungen durchgeführt. Die Ergebnisse sowie die Verbesserungsmöglichkeiten werden analysiert und diskutiert.
Experimentelle Untersuchungen mit einem Reifenmessanhänger zur Parametrisierung eines Reifenmodells und Implementierung in eine IPG CarMaker Simulationsumgebung. - Ilmenau. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Das grundlegende Ziel dieser Arbeit ist die Vorbereitung, Aufnahme und Auswertung von quasistationären Längsdynamikuntersuchungen am Fahrzeugreifen mit einem Reifenmessanhänger. Für die Erstellung des Messplans sind die Gegebenheiten durch den Anhänger und das Testgelände sowie die zu untersuchenden Aspekte zu berücksichtigen. Die Messungen werden in Kooperation mit der "Vehicle Dynamics Group" der Universität von Pretoria durchgeführt. Anhand der generierten Daten ist der Einfluss der Radlast, des Reifenfülldrucks und der Fahrbahnbeschaffenheit auf das längsdynamische Kraftübertragungsverhalten des Reifens zu untersuchen. Von hervorgehobener Bedeutung bei der Analyse der Daten ist die Längsschlupfsteifigkeit und der maximale Reibbeiwert. Weiterhin wird ein Reifenmodell aufbauend auf den Parametern der Magic Formula und ein datenbasiertes Modell aus den Regressionsdaten der Messungen erstellt. Mittels einer Implementierung dieser in die Simulationssoftware IPG CarMaker durch das Programm MATLAB/ Simulink können Bremsversuche eines Range Rover Evoque simuliert und anschließend ausgewertet werden. Hierbei ergibt die Analyse der Simulationsergebnisse, dass das datenbasierte Modell die Messdaten sehr gut wiedergibt, jedoch im Hinblick auf eine angemessene Simulationszeit das Reifenmodell mit den Parametern der Magic Formula geeigneter ist.
Entwicklung eines Konzepts für einen Prüfstand zur experimentellen Untersuchung neuartiger Thermoelemente hinsichtlich ihrer thermischen und mechanischen Eigenschaften. - Ilmenau. - 55 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Um die erfolgreiche Entwicklung neuartiger Thermoelemente im automotiven Bereich zu gewährleisten, ist die Untersuchung unter ihren Einsatzortbedingungen unbedingt notwendig. Aufgrund ihrer hohen Temperaturstabilität werden Thermoelemente typischerweise im Abgastrakt von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Dort sind sie hohen Belastungen, wie hohen Temperaturen bis 1100 ˚C, Motorvibrationen, Schwingungen durch Abgaspulsation, Temperaturschwingungen sowie chemischen und abrasiven Medien ausgesetzt. Deshalb wird im Rahmen dieser Arbeit ein Konzept für einen Prüfstand entwickelt und ausgearbeitet, das besagte Untersuchungen auf einfache und reproduzierbare Weise unter ähnlichen Einsatzortbedingungen, wie sie im Kraftfahrzeug vorherrschen, ermöglicht. Dabei steht vor allem die Bewertung und Vergleichbarkeit von Thermoelementen hinsichtlich ihrer Effektivität, Messgenauigkeit und Dynamik im Vordergrund.
Erstellung eines Einzelradaufhängungskonzepts für Schwerlast-All-Terrain-Mobilkrane. - Ilmenau. - XIII, 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Einzelradaufhängungen im Schwerlastbereich. Insbesondere für All-Terrain-Mobilkrane. Anhand einer Patent- und Literaturrecherche wird herausgearbeitet welche Einzelradaufhängungen bisher in Schwerlastbereichen angewendet werden. An einem vereinfachten Mobilkranrahmen werden verschiedene Konzepte für eine Einzelradaufhängung entworfen. Über eine Bewertung wird das erfolgversprechendste Konzept ausgewählt und im Folgenden ausgearbeitet. Es werden mithilfe einer vorläufigen Konstruktion die auftretenden Kräfte in verschiedenen Fahrsituationen in den einzelnen Lagerpunkten berechnet. Anhand dieser Kräfte wird mit der Lagerauswahl und der detaillierteren Konstruktion fortgefahren. Die einzelnen Bauteile der fertigen Konstruktion werden über eine FEM-Analyse im CAD System mit den berechneten Kräften beaufschlagt und analysiert. Abschließend wird die neu entwickelte Einzelradaufhängung aus technischer Sicht mit der aktuell in Serie befindlichen Starrachskonfiguration eines All-Terrain-Mobilkrans verglichen und eine Empfehlung ausgesprochen.
Prozessfähigkeitsanalyse einer Wuchtanlage für Verdichter- und Turbinenräder zur Optimierung der Wirtschaftlichkeit. - Ilmenau. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017
Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Auswuchtprozess von Verdichter- und Turbinenrädern von Abgasturboladern und wurde bei der IHI Charging Systems International Germany GmbH angefertigt. Nach einer 100%-Messung der Urunwucht erfolgt bei allen Rädern oberhalb der spezifizierten Toleranzgrenze eine Unwucht-Korrektur, bei der Material in zwei Ebenen abgetragen wird. Für alle korrigierten Räder erfolgt dann eine Nachmessung der Unwucht und Überprüfung auf Einhaltung der Unwucht-Toleranzgrenze. Wäre der Prozess der Unwucht-Korrektur fähig, könnte auf das erneute Nachmessen verzichtet werden. Um den Grenzwert für eine fähige Korrektur zu ermitteln, wird eine Prozessfähigkeitsanalyse durchgeführt. Dazu werden die Daten, welche die Wuchtanlage während des Wuchtprozesses abspeichert, herangezogen und statistisch ausgewertet. Ziel ist es einen Messlauf einzusparen und somit die Anlage effektiver zu machen.
Experimentelle Untersuchung eines Zweitakt-Freikolbenmotors in Gegenkolbenbauweise. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Verbrennungseinheit eines Freikolbenlineargenerators (FKLG). In einem FKLG findet eine oszillierende Bewegung von zwei Kolbeneinheiten zwischen den Kompressionsräumen der Verbrennungseinheit und den Gasfedern statt. Aus der kinetischen Energie der Kolbeneinheiten wird mit Lineargeneratoren elektrische Energie ausgekoppelt. Gegenstand dieser Arbeit stellt die experimentelle Erstuntersuchung des in einem FKLG zur Anwendung kommenden verbrennungsmotorischen Subsystems in Gegenkolbenbauweise dar. Die Zielsetzung lautet, den Einfluss unterschiedlicher Versuchsparameter auf die innermotorischen Prozesse zu untersuchen. Dazu findet zunächst eine grundlegende Analyse aller bei einem FKLG relevanten Versuchsparameter statt. Zu diesen Versuchsparametern gehören Frequenz, Kolbentrajektorienform, Steuerzeiten, Verdichtungsverhältnis, Einspritzmenge, Einspritzzeitpunkt, Ladedruck, Einfach- und Doppelzündung, Funkenlage und Zündzeitpunkt. Die experimentelle Untersuchung erfolgt in dieser Arbeit für die Steuerzeiten, die Einspritzmenge, den Ladedruck, die Einfach- und Doppelzündung und die Funkenlage. Bei der experimentellen Untersuchung der Steuerzeiten ist eine deutliche Abhängigkeit der innermotorischen Prozesse vom Restgasgehalt und vom Luftaufwand erkennbar. Durch eine Variation der Einspritzmenge können neue Erkenntnisse bezüglich des Luftverhältnisses im Brennraum geschaffen werden. Dabei zeigt sich ebenfalls die Relevanz der Brenngeschwindigkeit. Bei einer Erhöhung des Ladedrucks werden sowohl die Auswirkungen einer Liefergradzunahme als auch die leistungssteigernde Wirkung des Ladedrucks deutlich. Im Vergleich zur Einfachzündung kann bei der Doppelzündung ein deutlich geringerer Zündverzug aufgrund einer anfänglich schnelleren Flammenausbreitung nachgewiesen werden. Bei einer längeren Funkenlage ergibt sich ein deutlich stabilerer Motorlauf mit verringerten Zyklusschwankungen bei einer gleichzeitigen Verbesserung des Wirkungsgrads.
Reduzierung der Partikelemissionen im Start von DI Ottomotoren. - 110 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Zur Steigerung der Effizienz und Senkung der Schadstoffemissionen entwickelten sich in den letzten Jahren Antriebe mit direkteinspritzenden Systemen kontinuierlich weiter. Ottomotoren mit diesen inhomogenen Brennverfahren zeigen jedoch besonders im Startvorgang sehr hohe Partikelausstöße. Aus dieser Problemstellung geht die Frage hervor, wie die Emissionen eingeschränkt bzw. minimiert werden können. Daher befasst sich diese Arbeit mit der Untersuchung von Rußbildungsprozessen im Motorstart und strebt mit gewonnenen Erkenntnissen eine applikative Lösung an. Hilfsmittel ist dabei ein Simulationsprogramm für Thermodynamik und Motorprozessrechnungen, welches um ein Partikelbildungsmodell erweitert werden soll. Das Simulationsmodell wird dabei mit realen Motorstarts eines gewählten Versuchsträgers abgeglichen und gegebenenfalls angepasst. Schlußendlich sollen für die Startvorgänge optimale Parameter durch die Simulation berechnet und validiert werden.