Veröffentlichungen

Stegmann, Philippe;
Ein Ansatz zur Charakterisierung der Robustheit von Scheibenbremssystemen hinsichtlich Bremsenquietschens
1. Auflage. - Göttingen : Cuvillier Verlag, 2017. - xv, 111 Seiten. - (Audi-Dissertationsreihe ; Band 121)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

ISBN 3-7369-9554-7

In der heutigen Entwicklung von Radbremsen ist einer der Schwerpunkte die Reduzierung von Bremsgeräuschen. Gleichzeitig gibt es einen wachsenden Bedarf für neue und effizientere Methoden zur Bewertung der Robustheit von Radbremsen, um letztendlich den Entwicklungsaufwand zu reduzieren. Im Hinblick auf diese Herausforderungen beschreibt diese Arbeit eine Methodik, die auf der experimentellen Ermittlung der modalen Eigenschaften basiert, um die Robustheit des Schwingungsverhaltens von Scheibenbremssystemen zu bewerten. Zunächst wird ein vereinfachtes Modell eines nichtlinearen reiberregten Systems verwendet, um die Parameterabhängigkeit der modalen Eigenschaften und die Interaktion der Schwingungsmoden zu charakterisieren. Darüber hinaus wird gezeigt, wie die Übertragungsfunktionen im Frequenzbereich zur Untersuchung der Robustheit verwendet werden können. Gleichzeitig werden aus den Modellbetrachtungen Hypothesen für die experimentelle Untersuchung der Robustheit abgeleitet. Anschließend wird ein experimenteller Ansatz vorgestellt, um die Übertragungsfunktionen eines Bremssystems während des Betriebs zu bestimmen. Zur Bewertung der Systemrobustheit erfolgt die Betrachtung der erzwungenen Schwingungsamplituden und der Resonanzfrequenzen der betrachteten Schwingungsmoden. Zur Bestimmung der Übertragungsfunktionen während des Bremsvorgangs werden neue Konzepte für die selektive Anregung des Systems sowie zur Erfassung der Systemantwort für alle relevanten Schwingungsmoden eingeführt. Die Systemanregung des Systems wird mithilfe eines kraftgesteuerten piezoelektrischen Aktuators realisiert, der in den Bremskolben integriert ist. Um die Systemantwort für alle relevanten Schwingungsmoden zu erfassen, wird ein Verfahren zur optimalen Sensorpositionierung basierend auf einem FE-Modell und numerischen Verfahren genutzt. Die anschließenden experimentellen Untersuchungen wenden die entwickelte Methode zur Bewertung der Robustheit auf ausgesuchte Varianten der Radbremse, die sich in der Sattelkonstruktion und im Material der Bremsbeläge unterscheiden, an. Die ermittelte Robustheit für die verschiedenen Schwingungsmoden jeder Variante wird visualisiert und die Bedeutung für die Entwicklung von Scheibenbremssystemen diskutiert. Die vorgestellte Methode zeigt das Potential der Charakterisierung der Robustheit von Radbremsen, in frühen Entwicklungsphasen den Aufwand für zeit- und kostenintensive Prüfstands- und Fahrzeugtests zu reduzieren.

Wöhner, Philipp;
Brennverfahren zur Umsetzung von Biogas in mittelgroßen Industriemotoren - eine 3D-CFD-Brennverfahrensstudie zur Vorkammer-, Micro-Pilot- und Direktzündung. - Ilmenau, 2017. - XII, 127 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die Verbrennung von Biogas in Industriemotoren stellt bereits ab Zylinderhubräumen von nur 2 Litern eine besondere Herausforderung dar. Auf Grund der vergleichsweise niedrigen laminaren Flammengeschwindigkeit dieses Sondergases, kommt es zu einer langsamen Verbrennung mit entsprechenden Nachteilen im motorischen Wirkungsgrad und den Emissionen. Im Rahmen dieser Arbeit werden drei Brennverfahren betrachtet: die Direktzündung, die Zündverstärkung über gespülte Vorkammer und die Micro-Pilot-Zündung. Mittels 3D-CFD-Verbrennungsberechnungen kann ein ortsaufgelöster und zeitabhängiger Einblick in diese Brennverfahren im Kontext der Biogasverbrennung gegeben werden. Hierfür erfolgte der Aufbau von 0D/1D-Motorprozess- und Ladungswechselmodellen, welche die Randbedingungen zu den 3D-CFD-Simulationen (RANS) lieferten. Die Modelle wurden an Hand von Messungen am Motorprüfstand zu allen drei Brennverfahren validiert. Es standen jeweils Hochdruckindizierungsmessungen über alle sechs Zylinder zur Verfügung. Zur 3D-CFD-Verbrennungsberechnung wird die laminare Flammengeschwindigkeit benötigt. Um dazu für Biogas im Betriebsbereich moderner Vorkammer-Gasmotoren mit belastbaren Werten zu arbeiten, erfolgten reaktionskinetische Berechnungen. Durch ein eigens geschriebenes Script konnte eine hohe Ergebnisgüte, bei gleichzeitig zuverlässiger Konvergenz der Berechnungen, erreicht werden. Die Validierung dieser Berechnungen erfolgte mittels Literaturwerten. Die daraus erzeugte Datenbasis diente als Grundlage, um eine neue Korrelation zur Bestimmung der laminaren Flammengeschwindigkeit abzuleiten und in das 3D-CFD-Tool zu implementieren. Diese Korrelation bildet die Abhängigkeit von Temperatur, Druck, Luftzahl, Kohlenstoffdioxidanteil im Biogas und Restgasanteil in einem sehr weiten Betriebsbereich ab. Auf Grund ihres kompakten Aufbaus, kann sie zukünftig auch problemlos in anderen 3D-CFD-Tools und zur prädiktiven Motorprozessrechnung verwendet werden. Die mittels der neuen Korrelation berechneten 3D-CFD-Ergebnisse wurden an Hand von Motorprüfstandsmessungen validiert. Damit ist ein Ergebnisvergleich der Brennverfahren zueinander legitim. Auf diese Weise wird ein Einblick in die Flammenausbreitung und Stickoxidbildung gegeben, sowie Orte mit hoher Konzentration an unverbranntem Kraftstoff lokalisiert. Zur Untersuchung der drei Brennverfahren bei nur 2 Litern Zylinderhubraum mit Biogas als Sonderkraftstoff steht dadurch eine neue Tiefe an Informationen zur Verfügung. Basierend auf diesen Ergebnissen, wurde ein neuer Vorkammerprototyp gefertigt und am Motorprüfstand mittels Vorkammer-Druckindizierung vermessen. Damit ist es möglich, die Vorhersagefähigkeit der 3D-CFD-Berechnungen zu beurteilen.

Els, Pieter Schalk; Stallmann, M. Joachim; Botha, Theunis R.; Guthrie, A. G.; Wright, K. R. S.; Augsburg, Klaus; Höpping, Kristian; Bernius, V.; Sandu, C.; Jimenez, E.
Comparison of tire footprint measurement techniques. - In: ASME digital collection, (2016), DETC2016-59944, V003T01A027, 9 pages

With all wheeled vehicles, the tire contact patch is the only connection between the vehicle and the road. All the forces, except for aerodynamic forces, that are acting on the vehicle are generated in the tire contact patch. The size, shape and the pressure distribution of the contact patch are important to the performance, ride qualities and handling characteristics of a vehicle. Tire footprint studies are essential in understanding tire force generation and tire wear mechanisms. It is thus important to accurately determine the tire contact patch size and dimensions. This paper discusses various methods for measuring the static tire contact patch dimensions. A set of tests are conducted on various tires and at different inflation pressures. These tests are used to discuss the suitability of the methods depending on the type, size, load and contact surface of the tire. A list of advantages and disadvantages for each method is generated and discussed. The aim of this paper is not to study the tire footprints but to discuss the various testing methods. Insight into the different methods can help to select the suitable method for future tire contact studies.

https://doi.org/10.1115/DETC2016-59944

Heidrich, Lukas; Augsburg, Klaus; Stibbe, Thorald; Albrecht, Rico
Method for integration of electric in-wheel motors into chassis systems of modern passenger cars. - In: Creative thinking for future automobiles, (2016), F2016-AVCB-012, insges. 11 S.

Kirchner, Stefan; Augsburg, Klaus
An alternative and customised human-machine-interface (HMI) for braking passenger cars. - In: EuroBrake 2016, ISBN 978-0-9572076-4-6, (2016), insges. 10 S.