Bewertung von Thermografie-Messungen mittels eines Katalysator-Temperaturmodells hinsichtlich Katalysatorlebensdauer in Otto-Motoren. - 145 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Drei-Wege-Abgaskatalysatoren sind ein elementarer Bestandteil der Abgasnachbehandlung bei Ottomotoren und für die Einhaltung der immer anspruchsvolleren Abgasnormen unabdingbar. Da die Funktion des Katalysators an eine Mindesttemperatur gebunden ist (Light-Off-Temperature), muss diese möglichst rasch erreicht werden. Infolgedessen werden Drei-Wege-Katalysatoren näher am Motor im Abgasstrang verbaut. Der Vorteil des schnellen Aufheizens durch den motornahen Einbau führt aber auch zu gesteigerten thermischen Belastungen des Katalysatormonolithen durch örtliche und zeitliche Temperaturdifferenzen. Die daraus resultierenden Spannungen können durch Rissbildung zu einer Zerstörung des Katalysatormonolithen führen. Im Rahmen dieser Arbeit werden potentiell kritische Temperaturdifferenzen sowohl mittels konventioneller als auch mit zeitlich hochauflösender Strahlungstemperaturmesstechnik experimentell erfasst. Mithilfe eines Katalysator-Temperaturmodells wird zusätzlich zu den experimentell erfassten Messdaten auch eine berechnete Temperaturverteilung analysiert. Mittels theoretischer Betrachtungen von thermisch induzierten Spannungen werden die Ergebnisse hinsichtlich ihres Schädigungspotentials auf den Katalysator bewertet. Durch Identifizierung der kausalen Zusammenhänge zwischen motorischen Parametern und gemessenen Temperaturen werden Lösungsvorschläge für eine Begrenzung der belastenden Einflüsse entwickelt. Auf diese Weise kann die Lebensdauer des Katalysatormonolithen verlängert werden.
Durchführung und Auswertung von Experimentellen Untersuchungen zur Parametrisierung eines Reifenmodells. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Diese Masterarbeit befasst sich mit experimentellen Untersuchungen an Fahrzeugreifen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Betrachtung von longitudinalen und vertikalen Charakteristiken in Bezug auf variierende Radlasten und Reifenfülldrücken. Zu diesem Zweck wird ein Prüfprogramm erstellt und verschiedene Versuche beschrieben, durchgeführt und ausgewertet. Anhand der Ausgewerteten Versuche werden Eingangsparameter für ein Reifensimulationsmodell ermittelt und das Simulationsmodell kurz vorgestellt und mit weiteren verglichen. Im Rahmen der Vertikalen Untersuchung werden ebenfalls Versuche zur Bestimmung der Größen des Reifenlatsches in Abhängigkeit vom Reifenfülldruck und der Vertikalen Last durchgeführt. Die gesammelten Messdaten werden aufbereitet, analysiert und ausgewertet. Im Anschluss daran werden Schlussfolgerungen vorgestellt und ein Ausblick für weitere Untersuchungen gegeben.
Durchführung von In-situ-Untersuchungen zur Anregung niederfrequenter Geräuscherscheinungen. - XIII, 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Arbeit beschäftigt sich mit der unerwünschten Geräuschentstehung an Bremssystemen im Kraftfahrzeug. Der unstetige Übergang von Haft- zu Gleitreibung an Scheibenbremsen führt zu niederfrequenten Schwingungen. Diese werden über das Bremssystem, das Fahrwerk und die Karosserie in Form von Körper- und Luftschall als Knarzgeräusche in den Fahrzeuginnenraum übertragen. Im Rahmen der erstellten Arbeit werden diese reibinduzierten Schwingungen von Scheibenbremsen an einem Tribomodul-Prüfstand untersucht. Zur Erreichung eines grundlegenden Verständnisses über die Erzeugung von Knarzphänomenen werden Modalanalysen durchgeführt. Dabei gilt es herauszufinden, welchen Einfluss die Eigenfrequenzen des Schwingsystems auf das Knarzgeräusch haben. Zusätzlich werden Schwingungsanalysen bei einer differenzierten Betrachtung verschiedener Einflussparamter auf das Losbrech- und Reibwertverhalten an einem Hinterachsbremssattel mit einer Graugussscheibe aufgenommen. Im Anschluss daran erfolgen Versuche, bei denen die Graugussbremsscheibe durch eine Glasscheibe ersetzt wird, mit dem Ziel, Reib- und Schwingvorgänge innerhalb der Kontaktfläche zwischen Bremsscheibe und Reibbelag zu visualisieren. Dazu wurden gleichzeitig die Schwingformen von mehreren Bauteilen des Tribomoduls mit einem Laser-Vibrometer aufgenommen und die Bewegungsabläufe des Reibbelages auf der Glasscheibe anhand von Aufnahmen einer Hochgeschwindigkeitskamera näher betrachtet. Diese Visualisierung der Schwingvorgänge soll dazu dienen, Knarzeffekte und deren Entstehung besser zu verstehen. Aus den Erkenntnissen der Untersuchungen wird letztendlich im Rahmen dieser Masterarbeit eine Prüfprozedur erstellt, welche die Aufnahme und Interpretation der Knarzphänomene an verschiedenen Reibbelägen ermöglicht. Die aufgezeichneten Messergebnisse werden nach speziell erarbeiteten Bewertungskriterien softwaregestützt ausgewertet und analysiert. Diese Kriterien sind ein Vorschlag, um verschiedene Reibbeläge bezüglich deren Knarzanfälligkeit untereinander zu vergleichen und schließlich eine Bewertung durchzuführen.
Entwicklung des echtzeitfähigen Fahrdynamik-Simulationssystems für Hardware-in-the-Loop Anwendungen. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, ein echtzeitfähiges Simulationsmodell für ein Forschungsfahrzeug in Bezug auf dessen Fahrdynamik zu entwickeln. Dies beinhaltet sowohl die Grundlagenuntersuchung für die Längs-, Quer- und Vertikaldynamik von Fahrzeugen als auch die Übersicht über bestehende Reifenmodelle. Außerdem werden verschiedene Fahrzeugmodelle für einen möglichen Einsatz vorgestellt. Das erstellte Fahrdynamikmodell wird zudem durch die Entwicklung von Regelungsalgorithmen für die Subsysteme, wie beispielsweise einem Antriebs- und Lenksystem, erweitert. Anschließend wird die Qualität der Ergebnisse des entwickelten Simulationsmodells beurteilt. Dazu werden genormte Fahrmanöver vorgestellt und die Resultate der Simulation mit den Versuchsergebnissen eines kommerziellen Simulators verglichen und bewertet. Abschließend wird die Implementierung des Modells auf eine Echtzeitplattform beschrieben, um dessen Echtzeitfähigkeit für Versuche an Hardware-in-the-Loop Prüfständen zu gewährleisten.
Konzeptionelle Betriebsstrategie zur echtzeitfähigen Vernetzung von virtuellen Prüfständen in einer XiL-Prüfumgebung. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Das zum Standard in der Automobilentwicklung und -erprobung gehörende Hardware-in-the-Loop Verfahren soll insofern erweitert werden, dass Prüfstände verschiedener Regime eingebunden werden, statt nur ein Einzelsystem. Dazu sollen an der TU Ilmenau räumlich getrennte verschiedene Prüfstände untereinander und mit einer Echtzeitsimulation verbunden werden. Das Ziel der Arbeit ist es, die Strategie zur Vernetzung dieser zu entwickeln. Um die Strategie zu testen und zu entwickeln, werden die Prüfstände simuliert. So umfasst die Ausarbeitung die Simulation eines Schwungmassenbremsenprüfstands und dessen UDP-Kommunikation mittels Simulink für eine dSpace Autobox als Rechenplattform. Weiterhin wird eine Integration der Netzwerkkommunikation in eine standard CarMaker-Simulation und in eine mittels speziellen Reifenmodells ein Rollenprüfstand abbildende CarMaker-Simulation mit Hilfe von eingefügten C Funktionen realisiert. Dies umfasst eine Migration auf ein Xenomai-Echtzeitsystem. Zuletzt wird die Tauglichkeit der Vernetzungsstrategie bezüglich Störanfälligkeit und Echtzeitfähigkeit erprobt. Das Ergebnis ist eine weiche Echtzeitfähigkeit mit Antwortverzögerungen von kleiner oder gleich drei Millisekunden und Verlust von unter 0,2 Prozent der Nachrichten.
Recherche zu Verlusten in Fahrzeuggetriebeb. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Ein Turbo-Compound Triebwerk funktioniert dermaßen, daß dem Abgasturbolader eines Kfz-Motors im Abgasstrom eine Nutzturbine nachgeschaltet ist. Diese nutzt im Abgas enthaltene Restenergie und führt sie über eine hydrodynamische Kupplung und ein zweistufiges Getriebe der Kurbelwelle in Form eines Drehmoments zu. In genanntem Getriebe kommt es zu Leistungsverlusten aufgrund verschiedener Mechanismen. Dazu ist im Rahmen dieser Arbeit eine Literaturrecherche durchgeführt worden. Im weiteren Verlauf wurden Berechnungsvorschriften zusammengetragen und ein Programm entwickelt, mit dessen Hilfe es möglich ist, verschiedene Arten von Getriebeverlusten nach verschiedenen Berechnungsmethoden zu ermitteln. Diese wurden gegenüber gestellt und kritischer Bewertung unterzogen.
Untersuchung des Schleppmomentes einer nasslaufenden Lamellentrennkupplung in verschiedenen Designvarianten innerhalb eines neu entwickelten Hybridmoduls. - XIX, 111 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Auf Grund steigender Anforderungen an die Effizienz von Fahrzeugantrieben etablieren sich vermehrt hybride Antriebskonzepte, bei denen ein Verbrennungsmotor mit einer elektrischen Maschine kombiniert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neu entwickeltes Hybridmodul betrachtet, durch dessen Integration in einen konventionellen Antriebsstrang ein parallel-hybrides Antriebskonzept realisiert werden soll. Ein Hauptelement dieses Hybridmoduls stellt die Trennkupplung dar, die es ermöglicht, den Verbrennungsmotor im rein elektrischen Fahrbetrieb von dem Antriebsstrang abzukoppeln. Das im betrachteten System als nasslaufende Lamellenkupplung ausgeführte Schaltelement ist in diesem Fahrzustand geöffnet. Innerhalb des tribologischen Systems einer solchen öldurchströmten geöffneten Lamellenkupplung entsteht ein Verlustdrehmoment, das als Schleppmoment bezeichnet wird. Dieses wirkt sich direkt negativ auf die Reichweite im elektrischen Fahrbetrieb aus. Ziel ist es deshalb, diese Kupplung hinsichtlich eines minimalen Schleppmoments zu optimieren. Der Fokus der vorliegenden Bachelorarbeit liegt auf der systematischen Untersuchung des Einflusses verschiedener Designvarianten der nasslaufenden Lamellentrennkupplung auf die Höhe des resultierenden Schleppmomentes. Mittels Messungen an einem Hybridmodulprüfstand werden dabei vor allem neuartige Nutbilder der Belaglamellen sowie federnde Trennelemente zur aktiven Separierung der Lamellen erprobt. Für die Untersuchungen wird ein Prüfablauf entwickelt, der dazu dient, Schleppmomentwerte in Abhängigkeit des Einlaufzustandes der Lamellen und in verschiedenen Betriebspunkten der Kupplung (hinsichtlich Differenzdrehzahl, Kühlöltemperatur, Kühlölvolumenstrom) zu erfassen. Dafür werden zunächst an das betrachtete System angepasste Prüfparameter für die Schleppmomentmessung festgelegt. Zur Realisierung eines eingelaufenen Zustandes der Lamellen erfolgt zusätzlich die Definition der Parameter, die notwendig sind, um die Kupplungsbetätigung und den Startablauf des Verbrennungsmotors möglichst nah an der späteren Fahrzeuganwendung am Prüfstand nachzubilden. Abschließend erfolgt eine vergleichende Gegenüberstellung und Bewertung der an den jeweiligen Kupplungsaufbauvarianten gemessenen Schleppmomente. In Relation zu dem Referenzaufbau zeigt sich bei einigen Designvarianten betriebspunktabhängig eine geringfügige Schleppmomentreduzierung.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856295388selza.txt
Darstellung und Optimierung der Partikelabscheidung in einer Sauganlage. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Diese Masterthesis beschäftigt sich mit der Partikelabscheidung in einer mobilen Sauganlage und deren Darstellung und Bewertung. Aufgezeigt sind dabei die Grundlagen zur Fluidsimulation sowie der Berechnung einer Zweiphasenströmung in einem transienten System. Es ist notwendig Kenntnisse über die physikalischen Grundlagen der Partikelbewegung in einer Fluidströmung zu erlangen. Durchgeführt werden Experimente mit den verwendeten Schüttgütern um geeignete Eingangsparameter für die Simulation zu gewinnen. Weiterhin finden Versuche an einem vereinfachten Modell mit Hilfe eines Particle Image Velocimetry Systems statt. Diese werden, in Kombination mit Simulationen des Modelles, genutzt um geeignete geometrische Optimierungen zu finden. Die Modifizierung der vorgegebenen Geometrie sollen dabei eine Steigerung des Potentials zur Abscheidung von Partikeln und eine Verbesserung der Energieeffizienz erfolgen. Hierzu entstehen Simulationen im stationären Bereich ohne Partikelbeladung sowie transiente Untersuchungen einer Zweiphasenströmung. Zur Bewertung der geforderten Ziele werden Kriterien gefunden und anhand dieser findet eine Einstufung der Modellvarianten statt.
Untersuchung zu neuen Verfahren zur Detektion von Falschluft im Ansaugtrakt von Ottomotoren. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Bevor Fahrzeuge das Werk verlassen und in Kundenhand gelangen, werden diese Fahrzeuge ausgiebig auf Produktionsfehler überprüft. Die Endkontrolle zur Absicherung der Montage und Dichtheit der Leitungen des Ansaugtraktes gestaltet sich bisher als sehr arbeitsintensiv und aufwändig. In der vorliegenden Masterarbeit wird untersucht, ob ein Verfahren zur Prüfung des Ansaugtraktes auf Leckagen bei der Endkontrolle von Fahrzeugen realisiert werden kann, das mit Hilfe der motoreigenen Mess- und Regelsysteme eine automatische und somit vereinfachte Prüfung erlaubt. Dazu werden zuerst verschiedene Hypothesen aufgestellt, wie eine solche Prüfung auf Leckagen im Ansaugtrakt aussehen kann. Anschließend werden diese Hypothesen mit Hilfe von Versuchen überprüft. Die aus den Versuchen gewonnenen Erkenntnisse werden als Handlungsempfehlung für ein späteres Serienkonzept zusammengefasst.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848621115muell.txt
Integration eines elektrohydraulischen Anti-Blockier-Systems und einer regelbaren Radaufhängung. - 103 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Das Anti-Blockier-System (ABS) ist ein System, welches entscheidend zur Sicherheit eines Fahrzeuges beiträgt. Dabei hat das System die Aufgabe während eines Bremsvorganges das Blockieren der Räder zu vermeiden und somit die Manövrierfähigkeit des Fahrzeuges zu erhalten. Die dadurch nahezu optimale Ausnutzung der wirkenden Kräfte zwischen den Reifen und der Fahrbahn, bewirkt in vielen Fällen auch noch die Verkürzung des Bremsweges. In dieser Arbeit wurden die Basisbremsregelung und ein ABS-Algorithmus entwickelt, die es ermöglichen, das entkoppelte EHB(Elektrohydraulische Brems)-System in das Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor zu integrieren. Das entkoppelte EHB-System ist in Besitz entscheidender Vorteile im Vergleich zu konventionellen Bremssystemen. Darunter sind: höhere Leistungsfähigkeit, flexible Anpassung des Bremspedalgefühls und die individuelle Regelung der Bremssättel. Dementsprechend musste das Integrierte System mit einem neuen Regelungsalgorithmus versehen werden. Dabei fiel die Entscheidung zunächst auf die robuste Regelung des SMC (Sliding Mode Control), die jedoch, aufgrund von Vermeidung des Schätzens der Bremsmomente, im kontinuierlichen Teil des Reglers durch einen PID-Regler ersetzt wurde. Trotz des Hauptaugenmerks auf das ABS, wird das Gesamtsystem noch um eine aktive Radaufhängung erweitert, welche zur Aufgabe hat, das ABS-System in den für ABS kritischen Bremsmanövern, wie z.B. bei [my]-Split und Bremsen in der Kurve, zu unterstützen. Dabei findet die Anpassung der aktiven Radaufhängung auf der Grundlage der Giermomenten-Regelung, mittels eines PI-Reglers statt, die somit den Erhalt der Querkräfte fördert und das Fahrzeug stabilisiert, so dass es die gewünschte Trajektorie halten kann. Die Untersuchungen wurden dabei mit Hilfe der IPG-CarMaker Software und der HIL(Hardware in the Loop)-Plattform durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die integrierten Systeme zur Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems und vor allem zur Sicherheit in Gefahrensituation entscheidend beitragen können.