Verbrennungsmotoren in Hubkolbenbauart sind technisch anspruchsvolle Energiewandler, deren Wirkungsrad vom Brennstoff zur mechanischen Antriebsleistung insbesondere bei gro\u00dfen Dieselmotoren den h\u00f6chsten Wert aller vergleichbaren Maschinen aufweist.<\/p>\n
Nach einem Blick auf die Anf\u00e4nge der Motorenentwicklung wird ausf\u00fchrlich die physikalische Wirkungsgradgrenze bei der Umwandlung von W\u00e4rmeenergie in mechanische Arbeit am Beispiel des Carnot-Prozesses behandelt und aus den dargelegten Ergebnissen die Randbedingungen einer wirkungsgradoptimalen Prozessf\u00fchrung f\u00fcr modernste Motoren abgeleitet.<\/p>\n
Die bekannten Kenngr\u00f6\u00dfen zur Auslegung und Beschreibung des Betriebsverhaltens von Verbrennungsmotoren werden durch Betrachtungen zur geometrischen und mechanischen \u00c4hnlichkeit erweitert.<\/p>\n
Die reale Motorkreisprozessrechnung steht im Mittelpunkt des folgenden Kapitels. Die grundlegenden physikalischen Zusammenh\u00e4nge werden erl\u00e4utert und daraus die beschreibenden Differentialgleichungen zur Energie- und Massenbilanz des Brennraums abgeleitet. Die notwendigen Detailmodelle werden einzeln dargestellt, wobei die versuchstechnische Bestimmung der Rechnungsrandbedingungen erl\u00e4utert und der Bezug zu modernsten rechnergest\u00fctzten Analyseverfahren des Motorenversuchs hergestellt wird. Abschlie\u00dfend runden interessante Berechnungsbeispiele die Erl\u00e4uterungen zu diesem hochmodernen und heute unverzichtbaren Entwicklungswerkzeug ab.<\/p>\n
Die Aufladung und besonders die verschiedenen Aufladeverfahren werden anschlie\u00dfend vertieft betrachtet. Eingebettet in die Entwicklung zukunftsf\u00e4higer Antriebskonzepte nimmt die Abgasturboaufladung einen zentralen Stellenwert ein, dem durch die ausf\u00fchrliche Behandlung der thermodynamischen Koppelbedingungen zwischen den beiden Str\u00f6mungsmaschinen und dem Verbrennungsmotor bis hin zu Sonderfragen zu Stau- und Sto\u00dfaufladung, mehrstufiger Aufladung und Registeraufladeverfahren Rechnung getragen wird.<\/p>\n
In einem weiteren Kapitel werden die aus dem Zylinderprozess und der Bauform des Hubkolbentriebwerks resultierenden Kr\u00e4fte behandelt, so dass die Studierenden am Ende des ersten Teils der Lehrveranstaltung die thermodynamisch und mechanisch gegebenen Belastungen der Bauteilstrukturen eines Motors beurteilen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Der zweite Teil der Lehrveranstaltung setzt daher genau hier auf, in dem anhand umfangreicher Beispiele ausgef\u00fchrter Motoren die Auslegungs- und Funktionsgrunds\u00e4tze erl\u00e4utert werden, wobei besonders auf die Bewertung unterschiedlicher Motorkonzepte eingegangen wird.<\/p>\n
Dem Kraftfluss eines Hubkolbentriebwerks folgend werden ausf\u00fchrliche Darstellungen des Kolbens mit den notwendigen Ma\u00dfnahmen zur Beherrschung der mechanischen und thermischen Beanspruchungen, des Kolbenbolzens und der Pleuelstange, der Kurbelwelle bis hin zur Lagerauslegung und schlie\u00dflich die konstruktive Gestaltung des Kurbelgeh\u00e4uses gebracht. Schlie\u00dflich werden Zylinderk\u00f6pfe zusammen mit der Ventilsteuerung im Zusammenhang mit der Erzeugung der f\u00fcr die Verbrennung relevanten Zylinderinnenstr\u00f6mung durchgesprochen.<\/p>\n
Neben der konstruktiven und Ausgestaltung der Motorenbauteile werden die Besonderheiten unterschiedlicher Motorenkonzepte vor dem Hintergrund der jeweiligen Zielsetzungen herausgestellt, um dem Studierenden die Gestaltungsmethodik hierdurch n\u00e4her zu bringen.<\/p>\n
Die Vorlesung wird durch \u00dcbungen erg\u00e4nzt, die zu den behandelten Themenbl\u00f6cken nach M\u00f6glichkeit vereinfachende Darstellungen und L\u00f6sungswege aufzeigen, ohne den komplexen Kern des technischen Problems aus den Augen zu verlieren. Die zweiteilige Lehrveranstaltung erm\u00f6glicht den alleinigen Besuch des ersten Teils, wohingegen der zweite Teil den Besuch des ersten Teils voraussetzt.<\/p>\n
Die Lehrveranstaltung MESSEN AN VERBRENNUNGSMOTOREN f\u00fchrt theoretisch und praktisch in die motorenspezifischen Mess- und Analyseverfahren ein. Hieraus ergibt sich die Unterteilung in Vorlesung und praktische \u00dcbungen am Pr\u00fcfstand, welche in kleinen Gruppen erfolgen.<\/p>\n
Im Rahmen der Vorlesung werden zun\u00e4chst die Konzeptionen von Pr\u00fcfst\u00e4nden erl\u00e4utert, wie sie f\u00fcr die Fahrzeug- und Motorenentwicklung eingesetzt werden. Vor dem Hintergrund der geltenden gesetzlichen Vorschriften f\u00fcr Emissions- und Fahrleistungsmessungen lernen die Studierenden den Aufbau von Fahrzeugrollen- und besonders von Motorenpr\u00fcfst\u00e4nden kennen.<\/p>\n
Weiterhin werden allgemeine Messtechniken zur Temperatur- und Druckmessung behandelt, wie sie standardm\u00e4\u00dfig an allen betrachteten Pr\u00fcfst\u00e4nden eingesetzt werden. Hierbei wird auf klassische mechanische wie auch zu rechnergest\u00fctzten Messwerterfassungssystemen kompatiblen elektrische Messverfahren eingegangen.<\/p>\n
Eine wichtige und daher auch umfangreich behandelte Messtechnik ist die Zylinderdruckindizierung. Die schnelle rechnergest\u00fctzte Messung und Speicherung des Zylinderdrucksignals stellt ein unverzichtbares Verfahren zur Motorenentwicklung dar und wird heute weltweit eingesetzt. Daher wird nicht nur die gesamte Messkette behandelt, sondern auch Fragen zur erreichbaren Genauigkeit werden ausf\u00fchrlich besprochen mit dem Ziel, dass die Studierenden diese Techniken bei einer sp\u00e4teren Anwendung innerhalb einer STUDIEN- oder MASTERARBEIT sicher beherrschen und kritisch beurteilen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Neben der Erfassung des Zylinderdrucks wird ausf\u00fchrlich die weiterf\u00fchrende thermodynamische Auswertung des Messsignals bis hin zur Berechnung des Verbrennungsablaufs behandelt. Der Studierende erlernt die praktische Anwendung des zuvor in der Lehrveranstaltung VERBRENNUNGMOTOREN I vermittelten Stoffs und eignet sich somit vertiefendes Wissen f\u00fcr nachfolgende Studien- und Masterarbeiten an.<\/p>\n
F\u00fcr die praktischen Versuche am Pr\u00fcfstand werden im Rahmen der \u00dcBUNGEN Messungen des Zylinderdruckverlaufs an einem Einzylinder-Forschungs-Ottomotor mit im Betrieb ver\u00e4nderlichen Verdichtungsverh\u00e4ltnis, Emissionsmessungen an einem Forschungs-Ottomotor mit elektronisch gesteuerter Saugrohreinspitzung und Einspritzverlaufsmessungen an einer rechnergesteuerten Common-Rail-Diesel-Einspritzanlage ausgef\u00fchrt.<\/p>\n
Jeweils ein Pr\u00fcfstandsversuch wird von einer Teilnehmergruppe durchgef\u00fchrt und ausgewertet, um die Vorgehensweisen anschlie\u00dfend allen Teilnehmern ausf\u00fchrlich im Rahmen eines Lehrveranstaltungstermins zu erl\u00e4utern.<\/p>\n
Die Studierenden erkennen das Zusammenspiel zwischen physikalisch basierten theoretischen Zusammenh\u00e4ngen und den Anwendungen der daraus abgeleiteten pr\u00fcfstandsseitigen Analyseverfahren und bereiten sich auf diese Weise bestens auf das VERTIEFUNGSLABOR und die noch folgenden Studien- und Masterarbeiten vor.<\/p>\n
Am Lehrstuhl f\u00fcr Antriebssystemtechnik werden Versuche zum VERTIEFUNGSLABOR des Masterstudiengangs Fahrzeugtechnik angeboten, wodurch die Studierenden ein Drittel des gesamt zu absolvierenden Umfangs abdecken k\u00f6nnen.<\/p>\n
Die Untersuchungen gliedern sich in zwei Abschnitte. Zun\u00e4chst wird mit Hilfe der Zylinderdruckindizierung die thermodynamische Analyse des Zylinderdrucks im Hochdruckteil des 4-Takt-Prozesses eines direkteingespritzten abgasturboaufgeladenen Dieselmotors ausgef\u00fchrt. Als Ergebnis dieser Analyse liegt der reale Brennverlauf dieses Motors f\u00fcr verschiedene Betriebspunkte vor.<\/p>\n
In einem weiteren Versuch wird mit Hilfe des Durchstr\u00f6mungspr\u00fcfstands der Zylinderkopf des verwendeten Motors hinsichtlich der Durchstr\u00f6mungseigenschaften der Ein- und Auslasskan\u00e4le in Abh\u00e4ngigkeit der Ventilerhebungen der Ein- und Auslassventile vermessen. In einem weiteren Schritt wird das Rechenmodell zur Realkreisprozessrechnung des untersuchten Motors mit Hilfe der zuvor ermittelten Ergebnisse bedatet, wobei der Brennverlauf f\u00fcr die Simulation des Hochdruckteils und die Durchstr\u00f6mungseigenschaften des Zylinderkopfes f\u00fcr die Berechnung des Ladungswechsels wichtig sind.<\/p>\n
Abschlie\u00dfend beurteilen die Studierenden den Simulationserfolg durch einen Vergleich zwischen Messung und Rechnung, bei dem zum einen die Ergebnisse der Zylinderdruckindizierung und zum anderen die globalen Luft- und Kraftstoffverbrauchswerte zusammen mit anderen Pr\u00fcfstandsmesswerten herangezogen werden.<\/p>\n
Insgesamt vertiefen die Studierenden durch praktische Anwendungen die Inhalte der Lehrveranstaltungen VERBRENNUNGSMOTOREN I und MESSEN AN MOTOREN und k\u00f6nnen auf diesem Weg die Pr\u00fcfungsvorbereitungen f\u00fcr diese F\u00e4cher geschickt erg\u00e4nzen. Zus\u00e4tzlich dienen die vermittelten Lehrinhalte der praxisnahen Vorbereitung auf die STUDIEN- und MASTERARBEITEN.<\/p>\n
Am Lehrstuhl f\u00fcr Antriebssystemtechnik werden STUDIEN-AREBEITEN vergeben, die in der Regel einem direkten Bezug zu den aktuellen Forschungsthemen haben.<\/p>\n
Es wird den Studierenden empfohlen, zur rechtzeitigen Abkl\u00e4rung einer Aufgabenstellung mit den Wissenschaftlichen Mitarbeitern Kontakt aufzunehmen. Auf diese Weise kann sehr individuell eine thematische Ausrichtung gefunden werden, die den eigenen Neigungen und W\u00fcnschen folgt.<\/p>\n
Die Studienarbeit dient innerhalb des Master-Studiums der praktischen Anwendung der bis zu diesem Zeitpunkt erworbenen vertieften Fachkenntnisse und soll sich mit einem Themengebiet befassen, das die Erkenntnisse des Masterstudiums erg\u00e4nzt. Dies kann auf einem konstruktiven, theoretischen oder versuchstechnischen Gebiet erfolgen.<\/p>\n
Am Lehrstuhl f\u00fcr Antriebssystemtechnik werden MASTER-ARBEITEN vergeben, die in der Regel einem direkten Bezug zu den aktuellen Forschungsthemen haben.<\/p>\n
Es wird den Studierenden empfohlen, zur rechtzeitigen Abkl\u00e4rung einer Aufgabenstellung mit den Wissenschaftlichen Mitarbeitern Kontakt aufzunehmen. Auf diese Weise kann sehr individuell eine thematische Ausrichtung gefunden werden, die den eigenen Neigungen und W\u00fcnschen folgt.<\/p>\n
Die Masterarbeit ist als Abschlussarbeit die letzte Pr\u00fcfungsleistung am Ende des Studiums, wodurch erfahrungsgem\u00e4\u00df die Studierenden ein hohes Ma\u00df an Eigenst\u00e4ndigkeit bei der Bearbeitung erreichen. Diesem Umstand wird auch bei der Themenfestlegung Rechnung getragen, dennoch sind der betreuende Wissenschaftliche Mitarbeiter und die anderen Mitarbeiter des Lehrstuhls jederzeit gern bereit, notwendige Unterst\u00fctzung und Hilfestellung bei der Durchf\u00fchrung der Master-Arbeit zu geben.<\/p>\n
Bereits w\u00e4hrend des letzten Drittels der Bearbeitungszeit stellen die Studierenden im Rahmen eines Kolloquiums die bis dahin erzielten Ergebnisse in einem kurzen Vortrag institutsintern zur Diskussion.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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