Konzeptionierung und Simulation einer Hochtemperaturmessstrecke für Untersuchungen an neuartigen thermoelektrischen Modulen. - 76 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die Steigerung der Effizienz von Verbrennungsmotoren führte in den letzten Jahren vermehrt zum Einsatz von Abgasturboladern. Diese Entwicklung steuerte zwangsläufig zu einer Steigerung der Abgastemperaturen bei, welche bis zur Grenze der Materialfähigkeiten ausgereizt wurde. Mit der Hilfe von Thermoelementen wird sowohl eine Messung als auch eine Regelung der Abgastemperatur möglich. Im Rahmen dieser Arbeit stand die Konzeptionierung einer Hochtemperaturmessstrecke bis ca. 800˚C Betriebstemperatur für neuartige Thermoelemente, welche sowohl die Funktion eines Temperaturfühlers als auch die gleichzeitige Anwendbarkeit als Dichtung vereint, im Fokus. Zu diesem Zweck wurde die Konstruktion, unter den Aspekten der Materialauswahl und Beschaffung, als auch einer möglichst ökonomischen Fertigung und späteren einfachen Bedienbarkeit, durchgeführt. Zur Unterstützung der Konstruktion eines Messmoduls zur Dynamikbestimmung von Thermoelementen wurde eine Strömungssimulation durchgeführt, welche die Art der Vermischung zwischen einer konstant heißen und einer sporadisch kalten Gasströmung simulierte.
Durchführung und Auswertung von experimentellen Analysen zur Untersuchung des Reifenfülldruckeinflusses auf die Längsdynamik von Kraftfahrzeugen. - XXIV, 69 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Zusammenfassend beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit dem Einfluss des Reifenfülldruckes auf den Bremsweg. Detailliert betrachtet wird, wie sich dieser Einfluss aus der Aufstandsfläche, Vertikalkraftschwingungen, ABS-Einflüssen und dem transienten Reifenverhalten zusammen setzt. Ein erster praktischer Teil befasst sich mit einem Pkw der Kompaktklasse und untersucht Bremswegversuche, die auf dem CERAM Testgelände in Mortefontaine durchgeführt sind. Das Versuchsfahrzeug ist mit einer üblichen Bereifung und vier Radkraftsensoren an allen Rädern ausgestattet. Auf drei unterschiedlichen Fahrbahnbelägen bzw. zuständen und jeweils drei verschiedenen Reifenfülldrücken können Normalkraftschwankungen und ABS-Einflüsse nachgewiesen werden. Die zentrale Erkenntnis ist die signifikante Verkürzung des Bremsweges mit verringertem Reifenfülldruck auf sehr glatter Fahrbahn. Auf asphaltierter, sowohl trockener als auch bewässerter, Fahrbahn sind keine bedeutenden Unterschiede feststellbar. Eigene Versuche am FG Kraftfahrzeugtechnik werden mit einem leichten Nutzfahrzeug mit integrierter Reifenfülldruckregelanlage durchgeführt. Die Versuche auf lackierter und bewässerter Fahrbahn werden mit Reifenfülldrücken von 1,25 bis 6,25 bar durchgeführt. Im gebräuchlichen mittleren Bereich des Reifenfülldruckes bestätigen die Fahrversuche die Erkenntnisse der stationären Reifenkennlinien während sich bei extremen Reifenfülldrücken ein umgekehrter Trend zeigt. Mit einem theoretischen Teil werden die Erkenntnisse aus den Fahrversuchen abgerundet. Ein erweitertes Fahrzeugmodell des Nfz wird um bekannte transiente Reifenmodelle aus der Literatur erweitert und dabei Größen wie die Längskraft, der Längsschlupf oder die Längsdeformation verzögert, sowie eine verdrehbare Lauffläche modelliert. Mit den Simulationsmodellen kann der Bremsvorgang genauer untersucht werden und die Frequenz- und Amplitudenabhängigkeit von Vertikalkraftschwingungen auf den Bremsweg nachgewiesen werden. Eine Abhängigkeit des Bremsweges von der Einlauflänge lässt sich nicht nachweisen.
Partikelmessung von Bremsstaub im Fahrbetrieb. - XI, 65 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Beim Bremsvorgang von Fahrzeugen kommt es aufgrund der Reibpaarung zwischen Belag und Scheibe zu einer Emission von Feinstaubpartikeln. Diese Partikel verteilen sich in der Umgebungsluft und stehen wegen der negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt in der Kritik. Ziel der vorliegenden Arbeit sind Messungen von Bremsstaubemissionen im realen Fahrbetrieb, sogenannte Onboardmessungen. In den hierfür notwendigen Voruntersuchungen werden erste wichtige Einflussfaktoren auf den Emissionsprozess erläutert. Auf Basis der hierbei gewonnenen Erkenntnisse erfolgt danach die Ausrüstung eines Fahrzeugs mit geeigneter Messtechnik. In der Auswertung der anschließenden Fahrversuche wird auf weitere Parameter eingegangen, die im realen Fahrbetrieb Einfluss auf die Bremsstaubemission nehmen. Zuletzt wird noch eine mögliche Messprozedur für Onboardmessungen vorgeschlagen sowie eine Bewertung der Einflussparameter vorgenommen.
Entwurf eines mobilen Energieträgers zur Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen und Zwischenspeicherung regenerativer Energie. - 150 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Entsprechend der Aufgabenstellung wird in dieser Arbeit ein Energieanhänger entwickelt um die Reichweite von Elektrostraßenfahrzeugen zu erhöhen. Außerdem soll bei Nichtgebraucht die darin befindliche Batterie als Netzpufferspeicher verwendet werden. Zu Beginn werden die benötigten Bauteile ausgewählt. Dazu gehören die Batterie, das Ladegerät, ein Stromerzeuger und die hierfür benötigte Technik. Diese Bauteile werden anschließend auf einem Anhänger platziert. Im zweiten Schritt wird die Funktion des Energieanhängers validiert. Dazu werden verschiedene Fahrzyklen, wie der Neue Europäische Fahrzyklus oder der Ilmenau-Zyklus, simuliert und verschiedene Betriebsmodi getestet um eine maximale Reichweitenvergrößerung zu erreichen. Zum Schluss werden Fahrversuche simuliert um die fahrdynamischen Eigenschaften des Gespanns zu bestimmen. Für die Betrachtung der Längsdynamik werden Brems- und Beschleunigungsversuche durchgeführt. Für die Querdynamik werden der doppelte Spurwechsel nach ISO 3388-2, ein 18 m Slalom und die stationäre Kreisfahrt ausgeführt. Diese Simulationen wurden mit Hilfe von IPG Carmaker durchgeführt. Die dafür benötigten Modelle für das Fahrzeug und den Energieanhänger wurden mit Matlab Simulink erstellt. Abschließend werden die Resultate in einem Fazit zusammengefasst und ein Ausblick in die Zukunft gegeben.
Entwicklung und Vergleich von Anregungskonzepten für die Modalanalyse von Bremssystemen. - X, 91 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Nach aktuellem Stand der Technik werden in der Entwicklung von Pkw-Radbremsen Methoden der Modalanalyse zur Bewertung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens eingesetzt. Für neuartige Methoden der detaillierten Systembewertung bedarf es einer zusätzlichen Anregung der Radbremse. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Konzepten zur Schwingungsanregung von Bremssystemen. Dazu werden zunächst bestehende Systeme vorgestellt. Unter der Anwendung verschiedener Methoden der Produktentwicklung werden eigene Konzeptvorschläge erarbeitet und daraus Vorzugsvarianten bestimmt. Im Anschluss an die konstruktive Umsetzung werden diese im Einsatz an einem vereinfachten Versuchsaufbau und am Schwungmasssenprüfstand miteinander verglichen und bewertet.
Haptische und funktionelle Optimierung der Mensch-Maschine-Schnittstelle Bremspedal von entkoppelten Bremsanlagen. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Der Marktanteil und die Kundenakzeptanz für Elektro- und Hybridfahrzeuge werden sich in den nächsten Jahren stark zum Vorteil dieser verändern. Ein Grund dafür sind die durch Forschung und Entwicklung günstiger herstellbaren Komponenten. Das bedeutet, dass solche Fahrzeuge dem Kunden günstiger zur Verfügung gestellt werden können. Ein anderer Grund ist die ständige Weiterentwicklung und Forschung auf dem Gebiet der Pedalgefühlanalyse um das bisherige gewohnte Fahrgefühl in einem Elektro- und Hybridfahrzeug zu integrieren und auch die Reichweite der Fahrzeuge mittels verschiedener Ansätze zu optimieren. Zu Beginn werden in der vorliegen Arbeit verschiedene Fahrzeuge in Blick auf die Bremspedalparameter analysiert und ausgewertet. Außerdem wird in dieser Arbeit das Pedalgefühl mit Schwerpunkt der dynamischen Pedalhysterese untersucht und in einem Probandenversuch getestet und ausgewertet. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Optimierung der Dosierbarkeit der Bremsanlage sowie die Ermittlung der minimalen Pedalkraftanforderung in Abhängigkeit der Verzögerung. Der letzte Bestandteil dieser Arbeit ist eine Konzepterstellung, welche die Anzeige des Rekuperationsstatuses über das Bremspedal mittels eines haptischen Feedbacks an den Fahrer meldet.
Konstruktive Konzeptuntersuchungen zum Wechsel von Quer- auf Längseinbau eines Reihenvierzylinder-Ottomotors. - 105 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die vorliegende Bachelor-Arbeit befasst sich mit der Konzeptuntersuchung eines Reihenvierzylinder-Ottomotors, welcher als Längseinbau in ein Mittelklassefahrzeug eines deutschen Premiumautoherstellers verbaut werden soll. Der zu verwendende Motor wurde ursprünglich als Quereinbau für frontgetriebene Fahrzeuge der Kompaktklasse entwickelt. Die gegebenen Rahmenbedingungen für die Untersuchung wären zum einen das bestehende Reihenvierzylinder-Aggregat, ein manuelles Sechsgangschaltgetriebe, welches im Zielfahrzeug eine definierte Position besitzt und das Mittelklassefahrzeug, in welches der Ottomotor als Längseinbau integriert werden soll. Ziel der Arbeit ist es dabei einen maximalen Gleichteilumfang zum Quereinbau zu haben, um so aufgrund der erhöhten Stückzahlen eine Kostenersparnis zu erhalten. Wegen der geänderten Lage des Motors im Längseinbau ergeben sich nun verschiedene Änderungsumfänge, welche alle aufgezeigt, aber nur teilweise für ein Konzept hinreichend genau konstruiert werden sollen. Beim konstruktiven Ändern der Teilsysteme des Motors wird stets darauf geachtet Kollisionen zu vermeiden und die Bauraumrandbedingungen einzuhalten. Die in der Arbeit konstruktiv betrachteten Teilsysteme des Motors sind das Kurbelgehäuse, das Zwischengehäuse, die Ölwanne, bestehend aus einem Zwischenteil und einem Deckel, die Motorträger, das Ladeluftsystem, in welches ein motorseitiger Wasser-Ladeluftkühler integriert werden soll, der Riementrieb und die motornahe Abgasnachbehandlung. Die konzeptmäßig dargestellten Motorträger werden nach Abschluss der Konzeptarbeiten detailliert ausgestaltet und berechnet. Nicht betrachtet werden der Öl- und Wasserkreislauf, die Motorentlüftung, das Kraftstoffsystem und die Motorelektrik.
Konzeptionierung und Implementierung einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle zur Realisierung einer Fahrerassistenz- und Bedienfunktion. - 73 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Diese Bachelor-Arbeit befasst sich mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS), die eine bessere Kontrolle über Anbaugeräte von Kommunalfahrzeugen erlaubt. Durch Elektrifizierung der Volumenstromventile, welche die Anbaugeräte versorgen, ist es nun möglich diese vom Kabineninneren aus zu bedienen. Die MMS liefert dem Fahrer zusätzliche Informationen zur Steigerung der Effizienz, indem sie ihm hilft den richtigen Gang für die derzeitige Situation zu wählen. Berechnungen hierzu stützen sich auf die von der Firma Multicar gestellte Verbrauchskennlinie eines Multicar M27. Die GPS-Daten der Fahrten werden aufgezeichnet, sodass die Einsatzleitung die gewählten Routen später mit Hilfe von Google Earth auswerten und optimieren kann. Um die Bedienung weiter zu vereinfachen können verschiedene Aufbauten mit RFID Transpondern versehen werden. Diese Aufbauten werden vom Betriebssystem automatisch erkannt, welches dann vollautomatisch die Ventile für den effizientesten Arbeitspunkt einstellt. Leider können zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht alle Anbaugeräte mit RFID Transpondern ausgestattet werden. Diese Arbeit beschreibt die Soft- und Hardwarekomponenten der neuen MMS. Sie geht auch auf die Gestaltung des Gehäuses ein, welches auf einem 3D-Drucker gefertigt wird.
Untersuchung von thermoelektrischen Modulen im Abgasstrang. - 81 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Eine erhöhte Abgastemperatur führt dazu, dass das Motormanagement mit Temperatursensoren im Abgasstrang diese Temperatur herunterregeln muss, um Bauteile wie zum Beispiel den Turbolader zu schützen. Dazu wird im Rahmen dieser Arbeit ein Thermoelement, welches zugleich ein Temperatursensor und Dichtung sein soll, mittels einer gekoppelten CFD-Strukturanalyse untersucht. Das Thermoelement liegt in vier verschiedenen Formen vor, welche miteinander verglichen werden. Dabei steht die Temperatur im Fokus der Simulationen, um die Funktion des Temperatursensors zu beurteilen. Diese Temperatur wird in der Strukturanalyse ermittelt, welche mit den Ergebnissen der CFD-Simulation gespeist wird. Außerdem wird auch die durch die Strömung verursachte Kraft auf die Messnase in die Strukturanalyse importiert. Die Verformung der Thermoelemente, besonders des Unterscheidungsmerkmals der Messnase, wird ebenso betrachtet. Anschließend werden die Messnasenformen ausgehend von den ausgewerteten Simulationen verglichen und bewertet.
Auslegungsbegleitende Voruntersuchung für ein innenumgriffenes Scheibenbremskonzept. - 96 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Um dem Bauraumkonflikt von Reibbremse, Elektromaschine und den Radführungselementen bei aktiven Corner-Modulen zu begegnen, wird ein neues hochintegriertes Reibbremskonzept entwickelt. Die Lösung besteht aus einem innenumgriffenen Scheibenbremssystem mit daraus entstehendem Freiraum im Inneren des Rotors, das sogenannte Perimeter-Konzept. Die Aufgabe dieser Arbeit besteht darin, die Reibwerkstoffpaarung des ersten Prototyps zur Prüfstanderprobung zu definieren. Den Schwerpunkt bildet die Auswahl und Prüfung alternativer Scheibenmaterialien, da sich insbesondere die Gestalt der Bremsscheibe wesentlich ändert. Es gilt zu klären, welche Alternativen es zu dem konventionell verwendeten Grauguss gibt, die den grundsätzlich bestehenden funktionalen Anforderungen genügen. Es ergeben sich zusätzliche Forderungen an die Materialien aufgrund der neuen Bauteilstruktur und geänderter Betriebsbedingungen durch Rekuperation. Zur Auswahl anhand von Materialdatenblättern wird eine Verknüpfung funktionaler Größen mit physikalischen Werkstoffkennwerten hergestellt. Die experimentelle Validierung der Werkstoffwahl wird mit einem konventionellen, außenumgriffenen Scheibenbremssystem durchgeführt. Diese Voruntersuchungen werden in einem bewährten System dieser Art durchgeführt, um den Perimeter-Prototypen keinem unnötigen Beschädigungsrisiko auszusetzen. Im Hauptteil der Arbeit werden fünf Scheiben-Prüflinge unterschiedlicher Werkstoffe beziehungsweise Oberflächeneigenschaften in Verbindung mit vorhandenen Belagmischungen untersucht. Dazu durchlaufen sie Funktionsprüfungen auf einem Schwungmassenprüfstand mit breitem Belastungskollektiv in betriebsrelevanten Bereichen. Außerdem werden Vergleichsversuche zum funktionalen Verhalten nach korrosiver Schädigung durchgeführt. Abschließend wird die Eignung aller geprüften Reibpaarungen bewertet, um daraus eine Empfehlung für die Verwendung im Experimentalprototyp zu geben.