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Projektberichte der Forschungsstellen

Neben unseren eigenen Berichten zu den FVV-Forschungsschwerpunkten erscheinen in der MTZ | Motortechnischen Zeitschrift regelmäßig Fachartikel zu Forschungsvorhaben der FVV. Hier berichten die Forschungsstellen ausführlich über konkrete Projektergebnisse , nachdem der offizielle Abschlussbericht des Vorhabens auf einer FVV-Informationstagung vorgestellt wurde.

Die Forschungsvorhaben werden in enger Zusammenarbeit mit den Mitgliedern der FVV im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durchgeführt. Wir möchten uns an dieser Stelle sehr herzlich bei allen Projektbeteiligten und ganz besonders bei den Fördergebern bedanken.

Bildquelle: VKA

MTZ 07-08/2021

Öleintrag über den Kolbenfeuersteg

Untersuchungen zum Ölhaushalt am Kolben sind wichtig, um zukünftige Motorenkonzepte hinsichtlich Brennverfahren und Emissionen zu optimieren. Im Rahmen des FVV-Vorhabens Fuel In Oil II (FVV-Nr. 1225) wurde am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) der RWTH Aachen University ein Messverfahren für Untersuchungen der Schmierfilmdicken am Kolbenfeuersteg entwickelt und eingesetzt. Gleichzeitig erarbeitete das Institut für Analytische Messtechnik Hamburg e. V. (IAM-Hamburg) eine Abgasanalysemethode zur Untersuchung der Ölemissionsmechanismen.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG2

Bildquelle: VKA

MTZ 05-06/2021

CNG-DI-Brennverfahren in Kombination mit Hochlast-AGR und Miller-Verfahren

Compressed Natural Gas (CNG) stellt eine kurz- und mittelfristige Ergänzung des Kraftstoffportfolios für Turbo-DI-Ottomotoren dar, denn es ist weltweit hochverfügbar und kann durch sein niedriges C/H-Verhältnis wesentlich zur Reduzierung von Treibhausgas beitragen. Im Rahmen des FVV-Forschungsvorhabens Nr. 1202 wurde an der RWTH Aachen University und an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg ein homogenes stöchiometrisches Brennverfahren mit direkter Erdgas-Einblasung in Kombination mit Hochlast-Abgasrückführung untersucht.

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Bildquelle: andriano_cz | stock.adobe.com

MTZ 04/2021

Optimierung des Motorwassermantels vom Konzept bis zur Fertigungsreife

Durch komplexe Wärmemanagementstrategien ist es möglich, die Wärmeverteilung des Motors genauer und dynamischer zu gestalten und damit die Effizienz zu erhöhen. Im Rahmen des FVV-Vorhabens „Präzises Temperaturmanagement“ (FVV-Nr. 1266) wurde an der Otto-von-Guericke-Universität (OVGU) Magdeburg und der Universität Stuttgart am Beispiel des Wassermantels eines Motors untersucht, wie die Kühleffizienz durch den Einsatz von Simulationen optimiert werden kann. Besonderer Fokus wurde dabei auf die Modellierung der im Vergleich zu 3-D- wirtschaftlicheren 1-D-Simulationen gelegt.

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Bildquelle: LUH, TUC

MTZ 02/2021

Thermische Beeinflussung des ATL-Gesamtsystems unter Berücksichtigung der gekoppelten Lagerstellen

Modellbasierte Berechnungswerkzeuge dienen der frühzeitigen Designbewertung. Der sinnvolle Einsatz ist nur dann möglich, wenn thermodynamische Vorgänge realitätsnah abgebildet werden können, für die ein ausreichend tiefgehendes Verständnis erforderlich ist. Daher erfolgten im Rahmen des FVV-Vorhabens „Thermisch beeinflusste ATL-Lagerreibung“ (FVV-Nr. 1238) an der Leibniz Universität Hannover (LUH) und der Technischen Universität Clausthal (TUC) Untersuchungen der Vorgänge an den Lagerstellen und den Wärmestrommechanismen innerhalb eines Pkw-Turboladers.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich TURBOMASCHINEN | PGT

Bildquelle: IFA

MTZ 01/2021

Untersuchungen zur Ablagerungsbildung und ‑zersetzung aus Harnstoff in SCR-Systemen

Langfristige Zuverlässigkeit und hohe Umsätze sind die Hauptkriterien bei der moto rischen Abgas nachbehandlung mit selektiver katalytischer Reduktion durch eine Harnstoff‑Wasser‑Lösung. Ungünstige Betriebsbedingungen können hier zur Bildung von Ablagerungen führen, die die Systemeffizienz verringern. Im FVV‑Projekt Nr. 1262 wurde am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Technischen Universität Wien (TUW) deshalb auf fundamentale Art experimentell und numerisch die Bildung von Ablagerungen untersucht.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG6 »Emission & Immission«

Bildquelle: am | stock.adobe.com

ATZ heavyduty 02/2020

Test zur Belagsbildungsneigung von Dieselkraftstoffen in Injektoren

Interne Ablagerungen in Dieselinjektoren können zu Motorbetriebsproblemen beziehungsweise einem veränderten dynamischen Verhalten von Injektoren führen. Hierbei stehen Common-Rail-Injektoren für Heavy-Duty-Motoren wegen ihren speziellen Anforderungen besonders im Fokus der Betrachtungen. Gerade diese Motoren sind gekennzeichnet durch Anwendungen mit höchsten Raildrücken, einem hohen Anteil an Hochlastbetrieb und Einsatzfelder in unterschiedlichsten Regionen und Märkten. Zur Vermeidung von Leistungsverlusten bei aktuellen und zukünftigen Einspritzsystemen wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens (FVV-Nr. 1285) am LKV Rostock eine Labortestmethode für das präventive Kraftstoffscreening bezüglich der Belagsbildungsneigung entwickelt und mit Prüfstandstests verifiziert.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG4 »Gestaltfestigkeit & Tribologie«

Bildquelle: VKA

MTZ 11/2020

Modellprädiktive Luftpfadregelung am Ottomotor

Die zunehmende Komplexität moderner Antriebskonzepte erfordert innovative Regelungskonzepte. Innerhalb des an der RWTH Aachen University durchgeführten FVV-Forschungsvorhabens Regelung Hochlast-AGR (FVV-Nr. 1265) wurde eine modellprädiktive Luftpfadregelung für einen zweistufig abgasturboaufgeladenen Ottomotor mit Niederdruck-Abgasrückführung entwickelt. Diese wurde in ein Prototypenfahrzeug integriert und hinsichtlich der erzielbaren Regelgüte bewertet.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG1 »Gesamtsystem«

Bildquelle: IVB

MTZ 04/2020

Ablagerungsbildung auf Dieseloxidationskatalysatoren

Ablagerungen auf Komponenten der Abgasnachbehandlung (AGN) werden häufig erst nach dem Ausfall der jeweiligen Komponente erkannt. Im Rahmen des FVV-Vorhabens AGN-Belagbildung (FVV-Nr. 1271) wurde an der Technischen Universität Braunschweig untersucht, welche Parameter die Bildung von Ablagerungen beeinflussen und in welchen Stufen diese erfolgt. Die Untersuchungen umfassen dynamische Fahrzyklen und Stationärversuche.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG6 »Emissions & Immissions«

Bildquelle: Ford

MTZ 03/2020

Sauerstoffhaltige Kraftstoffe im selbstzündenden Verbrennungsmotor

Die Erfüllung zukünftiger Ziele zur Treibhausgasminderung bei gleichzeitiger Schadstoffminimierung lässt sich auch mithilfe des Verbrennungsmotors bewältigen, wenn man den Kraftstoff als freien Parameter in die Optimierung des Antriebsstrangs einbezieht. In einem vom BMWi geförderten Konsortium wurden deshalb sauerstoffhaltige kurzkettige Kraftstoffe für den Einsatz im Selbstzünder untersucht, um deren Verbrennungs- und Schadstoffbildungseigenschaften motorisch und am Fahrzeug zu studieren.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG3 »Selbstzündung«

Bildquelle: TUBS, LUH

MTZ 02/2020

Erweiterung des Kennfelds eines ATL-Verdichters durch aktive Querschnittsvariation

Downsizing bei einem einstufig aufgeladenen Motorkonzept geht einher mit dem Zielkonflikt zwischen hoher Nennleistung und guter Performance im unteren Drehbereich des Motors. Zur Erweiterung des stabilen Kennfeldbereichs wurde das Konzept des querschnittsvariablen Radialverdichters analysiert. Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen eines FVV-Forschungsvorhabens an der Leibniz Universität Hannover und der Technischen Universität Braunschweig.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG1 »Gesamtsystem«

Bildquelle: IAV

ATZ heavyduty 01/2020

Technische und ökobilanzielle Analyse von Langstrecken-Lastkraftwagen für das Jahr 2050

Alternative Antriebskonzepte werden momentan an vielen Stellen erforscht, und einzelne sind auch schon marktreif. Die Aktivitäten in diesem Bereich sind jedoch hauptsächlich bei Pkw zu sehen. Wo die Reise bei Schwerlast-Lastkraftwagen hingeht, ist momentan noch nicht ersichtlich. Die Universität Stuttgart und IAV haben in einem Forschungsprojekt der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) die Antriebsstränge zukünftiger Schwerlast-Lastkraftwagen für den Fernverkehr untersucht, welche möglichst wenig CO2 emittieren sollen.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG1 »Gesamtsystem«

Bildquelle: LKV

MTZ 01/2020

Einfluss neuer Ottokraftstoffe auf die Alterung von Schmierstoffen

Aufgrund der wachsenden Bedeutung von Bioalkohol-Blends ist es erforderlich zu verstehen, wie sie auf Motorschmierölsysteme einwirken. Daher wurde an der Uni ver sität Rostock im Rahmen des FVV-Forschungsvorhabens Nr. 1228 der Einfluss höherer Bioalkoholanteile in Ottokraftstoffen auf die Schmierölalterung und den Verschleiß von Motorkomponenten untersucht. Die Ergebnisse können auf synthetische Alkohole (E-Fuels) als Blend-Komponente übertragen werden.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG4 »Gestaltfestigkeit & Tribologie«

Bildquelle: SAM TU Darmstadt

MTZ 11/2019

Einfluss biogener Kraftstoffe auf das Ermüdungsverhalten von Stählen

Zur Reduktion von klimaschädlichen Treibhausgas-Emissionen finden bioethanolhaltige Kraftstoffe aus regenerativen Quellen Verwendung, beispielsweise Weizenstroh und Zuckerrohr. Die hygroskopischen Eigenschaften der Ethanole in solchen Kraftstoffen stellen neue Anforderungen an die Korrosion kraftstoffführender Bauteile. Im Rahmen eines durch die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) und die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) geförderten Vorhabens wurde in einer Kooperation zwischen dem Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM), dem Zentrum für Konstruktionswerkstoffe (MPA-IfW) der Technischen Universität Darmstadt und dem Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien (IWT) in Bremen der korrosive Einfluss biogener Kraftstoffe auf das Ermüdungsverhalten anwendungsrelevanter Stähle untersucht.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG4 »Gestaltfestigkeit & Tribologie«

Bildquelle: MAN Energy Solutions SE

MTZ 09/2019

Mistuning und Dämpfung radialer Turbinen- und Verdichterlaufräder

Turbolader tragen erheblich zur Steigerung des Motorenwirkungsgrads bei. Rotierende Komponenten sind infolge der Fliehkraft, der zur Aufladung notwendigen Strömungsumlenkungen, der instationären Druckschwankungen der Strömung sowie von Temperaturgradienten als hochbelastete Laufräder einzustufen, die unter erheblicher Schwingungsanfälligkeit leiden. Am Lehrstuhl Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen der BTU Cottbus-Senftenberg wurde im Rahmen eines FVV-Forschungsvorhabens der Einfluss der fertigungsbedingten Toleranzen auf eben jenes Schwingungsverhalten untersucht. Es wird nachgewiesen, dass Intentional Mistuning zu signifikant niedrigeren Belastungen führen kann.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich TURBOMASCHINEN | PGT

Bildquelle: Universität Stuttgart

MTZ 07-08/2019

Brennverlaufsmodell Dieselverbrennung auf homogenem Grundgemisch

Im dieselmotorischen Dual-Fuel-Betrieb wird ein Teil des Dieselkraftstoffs für die Reduzierung der CO2-Emissionen durch Erdgas substituiert. Basierend auf umfangreichen Messungen in einem Einhubtriebwerk und einem Einzelzylinder-Forschungsmotor wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens ein phänomenologisches Brennverlaufsmodell entwickelt. Es bildet die komplexen Vorgänge dieses Brennverfahrens ab und trägt zum Erkenntnisgewinn der innermotorischen Phänomene bei Dieselverbrennung auf homogenem Grundgemisch bei.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG3 »Selbstzündung«

Bildquelle: Technische Universität Wien

MTZ 07-08/2019

Thermochemische Wärmespeicherung zur Verbrauchssenkung von Verbrennungsmotoren

Ein am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der Technischen Universität Wien entwickelter thermochemischer Wärmespeicherprototyp wurde in den Kühlkreislauf eines Pkw-Ottomotors integriert. Ziel war die Analyse der grundsätzlichen Eignung des Systems sowie dessen Potenzial zur Verbrauchsreduktion durch Abwärmespeicherung. Im Rahmen von durchgeführten Fahrzyklen wurde die zuverlässige Funktion bestätigt – für einen effektiven Serieneinsatz ist eine weitere Erhöhung der Speicherdichte und Leistung erforderlich.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG1 »Gesamtsystem«

Bildquelle: Technische Universität München

MTZ 06/2019

Entwicklung von Brennverfahren für Gasmotoren mit extremen Mitteldrücken über 30 bar

Um extreme Leistungsdichten und hohe Wirkungsgrade bei einem Ottogasmotor für Blockheizkraftwerke zu erreichen, gilt es, einige Herausforderungen zu meistern. Neben der thermomechanischen Bauteilfestigkeit muss ein Brennverfahren gefunden werden, das einerseits einen großen Betriebsbereich abseits der Klopfgrenze eröffnet und andererseits die peripheren Motorsysteme wie die Aufladegruppe vor realisierbare Randbedingungen stellt. Diese wurden an der Technischen Universität München und der Leibniz Universität Hannover im Rahmen eines FVV-Projekts systematisch untersucht.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG2 »Fremdzündung«

Bildquelle: Universität Kassel

MTZ 05/2019

Körperschallfortpflanzung im Kurbeltrieb

Um bestehende Simulationstechniken in ihrer Aussagefähigkeit hinsichtlich des Geräuschverhaltens von Verbrennungsmotoren weiterzuentwickeln, bietet die Entstehung und die Weiterleitung von Körperschall innerhalb des Kurbeltriebs ein enormes Potenzial. Durch speziell entwickelte Messtechniken generiert das Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart bisher nicht verfügbare Messgrößen am Vollmotor, die für eine verbesserte Abbildung von dynamischen Prozessen innerhalb hydrodynamischer Lagerungen eines ther moelastohydrodynamischen Simulationsmodells am Institut für Antriebs-und Fahr zeugtechnik der Universität Kassel genutzt werden.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG5 »Motordynamik & -akustik«

Bildquelle: Technische Universität Braunschweig

MTZ 04/2019

Untersuchung der Gemischbildung von Ottomotoren mit kleinem Bohrungsdurchmesser

Die Anwendung der Benzindirekteinspritzung bei einem kleinen Bohrungsdurchmesser stellt hohe Anforderungen an die Gemischbildung. Aufgrund der geringen freien Weglänge können Kraftstoff-Wandbenetzungen und damit einhergehende Nachteile im Emissionsverhalten auftreten. An der Technischen Universität Braunschweig wurde im Rahmen eines FVV-Forschungsvorhabens die Gemischbildung kleinvolumiger Ottomotorkonzepte mit unterschiedlichen Injektorlagen durch optische und numerische Untersuchungen veranschaulicht.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG2 »Fremdzündung«

Bildquelle: Technische Universität Darmstadt

MTZ 02/2019

Skalenauflösende Simulationen für die Brennverfahrensentwicklung

Im akademischen Umfeld ist die Large-Eddy-Simulation ein etablierter Forschungsansatz. In der Industrie werden dagegen hauptsächlich Simulationen durchgeführt, die auf den Reynolds-Averaged-Navier-Stokes-Gleichungen basieren. Da viele motorspezifische Phänomene wie Zyklenschwankungen, Klopfen oder Fehlzündung stochastischer Natur sind und mit diesem Ansatz nur qualitativ beschrieben werden können, besteht ein zunehmendes Interesse in der Industrie, skalenauflösende Techniken wie die Large-Eddy-Simulation zu etablieren. Im Rahmen des FVV-Forschungsprojekts 1215 wurden daher an der Technischen Universität Darmstadt der aktuelle Nutzungsgrad der Large-Eddy-Simulation in der akademischen und der industriellen Umgebung bewertet.

Zum Artikel Zur THEMIS-Fachdokumentation Zum Forschungsbereich MOTOREN | PG2 »Fremdzündung«
FVV-Forschungsschwerpunkte in der MTZ

Forschungsvereinigung Verbrennungskraft­maschinen e.V.

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