deutsch - Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe

TU Darmstadt
Institut für Verbrennungskraftmaschinen und
Fahrzeugantriebe
Tuevhessen
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 1
Institut für Verbrennungskraftmaschinen und
Fahrzeugantriebe - Kernteam
Prof. Dr. Christian Beidl
(Head of Institute)
Dr. Bernd
Lenzen
Christoph
Halscheidt
Christoph
Rathgeber
Raja Sangili
Vadamalu
Prof. Dr. Günter Hohenberg
(Emeritus)
David
Buch
Alexander
Feiling
Deborah
Schmidt
Christian
von Pyschow
Sebastian
Martin
Sebastian
Fischer
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 2
Hauke
Maschmeyer
Johannes
Hipp
VKM - Forschungsschwerpunkte
Motoroptimierung,
Kraftstoffe
Elektrifizierung
Real Driving
Emissions
Abgasnachbehandlung
Methodik
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 3
Forschungsschwerpunkt
Motoroptimierung
50
40
ZW Variation von
0° bis 33°KW n. ZOT
60
30
30
0
ZW nach spät
20
10
Ladungswechsel
19°KW n. ZOT
0
-180
 Fließbank
 Simulation
 Optimierung
90
Auslass öffnet
ZW nach spät
-30




-60
Einsatz von DoE
Dynamische Applikation
36
Kennfeldapplikation
34
32
30
Katalysator
28
26
24
Thermo22
20
Management
-10 0
10 20
30 40
DRAL
50 60
LKLAP
70 80
PENP
90
OSITIO
N [°]
-90
-90
0
90
Kurbelwinkel [°KW]
ZV [°KW] VARIATION DRALL ZZP 0%AGR
OPEL Z22YH n=2000 n/min pme=2bar
ZV [°KW]
60
Zylinderdruck [bar]
 Indizierung
 Berechnung
 Verbrennungsvisualisierung
 Optimierung
innermotorischer
Prozesse
Applikation
Heizverlauf [kJ/m³grd]
Thermodynamische Analyse
180
Alternative Kraftstoffe






CNG
LPG
GTL
BTL
H2-Zumischung
OME
Sonderkraftstoffversorgung an jedem
Prüfstand möglich
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 4
0
60
50
40
T]
30
ZO
v
20
[°KW
10
ZZP
70
Forschungsschwerpunkt
Abgasnachbehandlung
DPF-Untersuchung
Katalysatoren-Untersuchung










Heavy- & Light-Duty
Maximum-Soot-Load
Balance-Point
Regenerationsstrategie
Gegendruckverhalten
Filtrationseffizienz
SCR-Untersuchung
Heavy- & Light-Duty
Light-Off-Verhalten
Dosierstrategien
NH3-Speicherverhalten
NOX-Konvertierung
aktive / passive SCR
Düsengeometrie /
Verdampfung
 Katalytische Verringerung von Partikeln







Heavy- & Light-Duty
Light-Off Bestimmung
Alterungseinflüsse
Verschwefelung/
Desulfatisierung (DOC)
 Verhalten in dyn. Testzyklen
 Spezifische Einsatzbedingungen
und Anforderungen in Hybridfahrzeugen
Partikelmessung
 Gravimetrische Bestimmung
der TPM
 Extraktion SOF/INSOF
 HPLC-FlüssigkeitsChromatographie
 Thermodissorptionsanalyse
 Partikelgrößenverteilung
und -zählung (TSI, AVL)
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 5
Forschungsschwerpunkt
Methodik
Einsatz von CAx-Systemen






Hochdynamik-Prüfstand
GT-Power
Strömungssimulation
Verbrennungsrechnung
Ladungswechselrechnung
NVH-Simulation
Triebstrangsimulation
CAD
 Hochauflösende
Simulation
 Fahrbarkeitsuntersuchungen
 Präzise Analyse
der Fahrdynamik
 Triebstranguntersuchung
X-in-the-Loop Prüfstand
 Systemaufbau
 E-Motor Ansteuerung
mit Universalumrichter
und Batteriesimulator
 Bewertungsmethodik
 Manöverbasiertes Testen
 Einbindung der Methodik
in Entwicklungsprozess
 Real Driving Emissions am Motorenprüfstand
Fahrzeugmodell
Betriebsstrategie
+
400
600
800
1000
1200
CAN
200
Automatisierungssystem
Klemme 15, alpha
Umgebung
140
120
100
80
60
40
20
0
-20 0
-
Batterie
Wunsch
nsoll
~=
Batterie
Simulator.
Drehzahlregelung
nist
Fahrer-
Mgemessen
Fahrermodell
Versuchsplanung
RT-Simulationsplattform
vist
 DoE-Methodik
 Optimierung von HybridBetriebsstrategien
mittels DoE
 Lehrgänge für Industrie
und Studium
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 6
Forschungsschwerpunkt
Elektrifizierung
Prüfstand
Hybridversuch
Konzeptentwicklung und -applikation
Simulation
 X-in-the-Loop Prüfstand
- Echtzeitsimulation
Restfahrzeug
 Real World Driving
mit Verbrauchs- und
Emissionsmessung
 Betriebsstrategien
 Batteriesimulation
 Multikriterielle Optimierung
 Konzeptbewertung
 Universalumrichter
 Elektromotor-Vermessung
 Range-Extender-Konzept
 Komfortoptimierung
 Schwingungstilgung mit E-Motor
 NVH-Analyse und
-Bewertungsmethodik
 Betriebsstrategieentwicklung und
Parameteroptimierung
 Startapplikation: Direkt-/Hybridstart
 3 eigene sowie externe
Hybridfahrzeuge
 Mobile Abgasmessung
 Mobile Verbrennungsdiagnostik
 Vergleich
Fahrzeug - Prüfstand
 Konzeptbewertung
Echtzeitsimulation
Konzeptbewertung
Verbrauchssimulation
Fahrbarkeitsbewertung
Off-Line Optimierung
Real-World-Driving
für reale Strecken
 RealSiMM






11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 7
Forschungsschwerpunkt
Real Driving Emissions
RDE am PKW Motorprüfstand mit RDE
Modul
 Echtzeitsimulation des
Fahrzeugs, Fahrers,
Umbegung und Verkehr
 Identifikation der kritischen
Fahrmanöver
 Auswertung mit EMROAD
and CLEAR
 Betriebsstrategieentwicklun
 Multikriterielle Optimierung
RDE am Rollenprüfstand
 Echtzeitsimulation der
Umgebung und Verkehr
 Messung mit PEMS und
stationäre Messtechnik
 Manöverbasierte RDE
Untersuchung
 Fahrroboter oder realer Fahrer
RDE am NKW Motorprüfstand mit
RDE Modul
 SCR Applikation mit
Dosierstrategieenwicklung
 Optimierung des DeNOxBetriebs: stationär und
transient
 RDE-konforme
Motorkonstruktion und
Verbrennungsentwicklung
 Alterungseffekte unter
RDE-Bedingungen
Straßentests
 Messung mit PEMS System
 Untersuchung des
Fahrereinflußes
 Statische Auswertung des
Fahrbahneinflußes
 Einfluss der Auswertung auf
das Emissionsergebnis
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 8
Institut VKM - Ausstattung
12 Motorenprüfstände
mit Abgasanalytik und
Vollindizierung
Highend-Multiflex
Prüfstand (VVETB)
4x4 Advanced
Rollenprüfstand (TUZ)
Hybridprüfstand
X in the loop
Institutseigene
Fahrzeuge
Teststrecken &
Real World Zyklen
Fahrzeugmesstechnik
RT-Fzg.-Simulation
GT-Power
Fließbank
Chemielabor
FTIR
Particle
Counter
Batteriesimulator
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 9
Simulationsumgebung
Mobile Emissionsmessung im realen Fahrbetrieb
Real Driving Emissions
PEMS mit FID
RDE: Bestandteil der Zertifizierung Euro 6c ab 2017
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 10
Real Driving Emissions - Entwicklungsmethodik
Von der Straße auf den Prüfstand und zurück
100
Transfer
80
60
Road-to-Rig
40
SPEED km/h
120
20
0


Berücksichtigung des Fahrereinflusses
RDE Messungen (PEMS)
Evaluation von kundenspezifischem
Realfahrverhalten



Darstellung signifikanter Szenario-Parameter
Parametrierungsansatz für Realfahrszenarien
Implementierbarkeit von Vernetzungsfunktionen
„Real world test“ für Motoren-, Rollenund X-in-the-Loop-Prüfstände
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 11
Umbau der Prüfstandsinfrastruktur 2010/2011
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 12
Electromobility Center 2015
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 13
Veranstaltungen 2014/2015
 Fahrzeug- und Motortechnisches Seminar,
mit Beiträgen aus Industrie und Forschung,
TU Darmstadt, jedes Semester
 6. Internationale Symposium für Entwicklungsmethodik,
10.-11. November, 2015
 Tech Day „Indizierung“, TU Darmstadt, 29. September 2014
 Design of Experiments Seminar für Industriekunden, TU Darmstadt,
22.-24. September 2015
 VPC - Simulation und Test 2015, 17. MTZ-Fachtagung , Hanau bei Frankfurt am Main,
30. September/ 01. Oktober 2015
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 14
Veröffentlichungen 2015/2014
 Dr.-Ing. F. Atzler, Dipl.-Ing. M. Wegener, Dipl.-Ing. (FH) F. Mehne, Dipl.-Ing. (FH) S. Rohrer, Continental Automotive GmbH,
Regensburg; C. Rathgeber, M.Sc., S. Fischer, M.Sc., Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe, TU Darmstadt:
Kraftstoffverbrauch und Emissionseinflüsse der „Phlegmatisierung“ von PKW-Dieselmotoren, HdT-Tagung Motorische Verbrennung,
Erlangen-Nürnberg, April 2015
 Dr.-Ing. F. Atzler, Dipl.-Ing. M. Wegener, Dipl.-Ing. (FH) F. Mehne, Dipl.-Ing. (FH) S. Rohrer, Continental Automotive GmbH,
Regensburg; C. Rathgeber, M.Sc., S. Fischer, M.Sc., Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe, TU Darmstadt:
Fuel consumption and emissions effect from the „phlegmatisation“ of a passenger Car Diesel engines, SAE World Congress 2015,
Detroit (USA), April 2015
 Prof. Dr. techn. Christian Beidl; Rathgeber, C.; Spurk, P.; Göbel, U., Umicore AG & Co. KG: Impacts of Diesel-HEVs on exhaust gas
aftertreatment systems for future emission legislations, 15. Internationales Fahrzeug- und Automobilsymposium, Stuttgart, März
2015
 Christian von Pyschow, M. Sc.; Alexander Feiling, M. Sc.; Prof. Dr. techn. Christian Beidl; Dipl.-Ing. Magnus Schmitt, alle Institut für
Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe, Technische Universität Darmstadt; Dr. Eberhard Jacob, Continental Emitec
GmbH: Der synthetische Kraftstoff OME im Betrieb am Nfz-Vollmotor – Herausforderungen und Potentiale, Internationaler
Motorenkongress, Baden-Baden, Februar 2015
 Alexander Feiling, M. Sc.; Dipl.-Ing. Magnus Schmitt; Christian von Pyschow, M. Sc.; Prof. Dr. techn. Christian Beidl, alle Institut für
Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe, Technische Universität Darmstadt; Dr. Eberhard Jacob, Continental Emitec
GmbH: Potential des synthetischen Kraftstoffs OME1 zur Emissionsreduzierung bei Dieselbrennverfahren, Internationaler
Motorenkongress, Baden-Baden, Februar 2015
 Maschmeyer, H.; Kluin, M.; Beidl, C.: Real Driving Emissions – Ein Paradigmenwechsel in der Entwicklung, MTZ-Artikel, 76. Jahrgang,
Wiesbaden, Februar 2015
 Feiling A, M.Sc., Schmidt D, M.Sc., Beidl C, Dipl.-Ing. Michael Fischer, Honda R&D Europe (Deutschland) GmbH : NOxAbgasnachbehandlung im Kontext der Real Driving Emissions, VDI-Fachkonferenz „AGN-Systeme“, Frankfurt, Oktober 2014
 Rathgeber C, M.Sc., Beidl C, Waldhelm A, P. Spurk, U. Göbel, beide Umicore AG & Co. KG, Hanau-Wolfgang : Die Anforderungen und
Potenziale der Abgasnachbehandlung für Dieselhybridanwendungen, VDI Fachkonferenz Abgasnachbehandlungssysteme, Frankfurt
am Main, Oktober 2014
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 15
Veröffentlichungen 2014
 Lenzen, B.; Beidl, C.; Maschmeyer, H.: Hybrid powertrains and RDE: Symbiosis or especial challenge, 2nd International Conference
Real Driving Emissions, Düsseldorf, August 2014
 Maschmeyer, H.; Kluin, M.; Mädler, J.; Beidl, C.: Durchgängiger Entwicklungsprozess für Real–Driving–Emissions–Untersuchungen Von der Simulation bis zur PEMS-Messung auf der Straße, MTZ-Fachtagung „VPC.plus“, Hanau, September 2014Beidl, C.: Evolution in
einem revolutionären Umfeld; MTZ Jubiläumsausgabe 2014, Wiesbaden, Juni 2014
 Kluin, M.; Maschmeyer, H.; Beidl, C.: Entwicklungsmethoden für Fahrzeuge mit vernetztem Energiemanagement; ATZextra
Automotive Engineering Partners 2013, 74. Jahrgang, Wiesbaden, Mai 2014
 Spurk, P.; Göbel, U.; Rathgeber, C.¸ Waldhelm, A.; Weickgenannt, P.; Beidl, C.; TU-Darmstadt; Hohenberg, G.; Umicore AG & Co.
KG; IVD Deutschland GmbH: Exhaust gas aftertreatment for Diesel-Hybrid applications – general set-up, requirements and
implementation, Fisita World Automotive Congress, Maastricht, Niederlande, Juni 2014
 Göbel, U.; Spurk, P.; Noack, H.-D.; Waldhelm, A.; Rathgeber, C.; Beidl, C.; TU-Darmstadt; Umicore AG & Co. KG: Der Diesel-Hybrid
– Eine Lösung für niedrige CO2-Emissionen und ihre Auswirkungen auf die Abgasnachbehandlung, 7. Emission-Control, Dresden, Mai
2014
 Martin, S.; Beidl, C.; Müller, R. (MAHLE International GmbH): Responsiveness of a 30 bar BMEP 3-cylinder engine: opportunities and
limits of turbocharged downsizing, SAE World Congress, Detroit, April 2014
 Weber, T.; Beidl, C.; Düser, T. (AVL Zöllner GmbH); Gietzelt, C.; Degrell, O. (TÜV Hessen): The Chassis Dynamometer as real world
driving Environment, 14. Internationales Stuttgarter Symposium, Stuttgart, März 2014
 Martin, S.; Beidl, C.; Münz, M.; Müller, R. (MAHLE International GmbH): Potentials of electric assisted charging using new control
concepts, International Engine Congress, Baden-Baden, February 2014
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 16
Lehre
Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe
 Vorlesungen
 Verbrennungskraftmaschinen I + II
 Konstruktion im Motorenbau I + II
 Berechnungsmethoden im Motorenbau I + II
 Bachelor- und Masterarbeiten
 Tutorium
 Advanced Design Project
 Schulungen
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 17
Vielen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit!
www.vkm.tu-darmstadt.de
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 18
Backup Folien
Tuevhessen
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 19
Kooperation mit dem
Technologie und Umweltzentrum TUZ, TÜV Hessen
AVL 4x4 Advanced Rollenprüfstand mit Echtzeitsimulation
 Durchgehende
Werkzeugkette
 Ausgerüstet für
Manöverbasiertes
Testen und zukünftige
RDE Anforderungen
 Methodenentwicklung
gemeinsam mit
TUZ, TÜV Hessen, Pfungstadt
11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 20
Plug-In-Hybrid mit dem CEA-Konzept Combustion Engine Assist
2-Zylindermotor 850 ccm – 40 kW
Automotiver E-Motor – 40 kW
• Einfach und kostengünstig
• Hochtumbleauslegung
• Verbrauchsoptimiert beopt= 236 g/kWh
• Permanent erregte Synchronmaschine
• Hohe Effizienz und Leistungsdichte
• 300 Nm maximales Drehmoment
CEA - Konzept
 Forschungspartner:
 Robert Bosch GmbH
 Weber Motor GmbH
 IVD Prof. Hohenberg GmbH




11. Mai 2015 | Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe | Prof. Beidl | 21
Kompakt und effizient
E-Motor = Hauptantriebsquelle
VKM unterstützt bei Bedarf
NEDC-Verbrauch < 50 gCO2/km

Download Report