Labor für Verbrennungsmotoren der THM Friedberg
Pumpeneinheit
Bosch Hochdruckpumpe CP4; Spitzendruck 2700 bar; max. Drehzahl 2500 U/min
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Ihre Ansprechpartner im Labor
Ihre Ansprechpartner im Labor sind Herr Dipl.-Ing. Pascal Jaeger (rechts) und Herr B.Sc. Lucas Cramer (links)
Hauptkomponenten
Bosch μLC Test System zur Simulation von Motorsignalen; Bosch MS3 Sport Motorsteuergerät, Rechner mit Steuergerät und Oszilloskop, sämtliche Sensoren und Aktoren
Motorrad Rollenprüfstand
Der Motorrad-Rollenprüfstand wird unter anderem für die Leistungsmessung von Motorrädern (hier die labor-eigene BMW K1200) verwendet. Die abgegebene Leistung wird durch eine Rolle, auf der das Hinterrad steht, abgebremst. Vor dem Motorrad muss ein großer Ventilator die Kühlung übernehmen, da der Fahrtwind fehlt. Nach voller Beschleunigung bis zur Maximalgeschwindigkeit wird die Kupplung gezogen, um das Rad ausrollen zu lassen. Im direkten Anschluss ist das Leistungs- bzw. Drehmomentdiagramm zu erkennen und kann analysiert werden.
Sponsoren
Innocut Solution Loctite Motocrumb Engel Oberflächenveredelung Fahrschule Jost Lackierzentrum Grünberg EWM IPG Automotiv Honda Thermacut Arnold AG Ferchau Dynojet 2D-Datarecording TH Mittelhessen Shell Schunk Rampf Gruppe VGS-Motorsport
Traurige Pflanze
THM Motorsportfahrzeug
Der 2017/2018 gebaute „Greenliner" begeistert nicht nur optisch, sondern auch mit seinen technischen Entwicklungen. Mit einer Reichweite von 1283km pro Liter Otto-Kraftstoff zeigt das Fahrzeug, wie effizient einfache Mobilität heutzutage möglich ist. Im Jahr darauf wurde zudem Bio-Ethanol als Kraftstoff verwendet und machte den „Grennliner" damit auch CO2-Neutral. Extremer Leichtbau der selbsttragenden CFK-Monocoque Struktur und ein ausgeklügelter Fahrzyklus tragen zu diesem Erfolg bei. Mit gerade mal 46kg Fahrzeuggewicht gleitet das Fahrzeug im „Segelbetrieb" über die Strecken Europas (Bild von der Rennstrecke in Rotterdam).
Messtechnik
Drehzahl und Fördermenge der Hochdruckpumpe, Druck und Temperatur des Prüfmediums, Einspritzverlauf, Einspritzmenge und Bestromungsprofil der Injektoren
Beispielversuche
Grundzusammenhang von Fahrpedalstellung, Zündung und Einspritzung Klopferkennung und zugehörige Regelung Sensorfehler (Motorstörung) Abgasregelung über Lambda (λ)
Software Anwendungen
IPG MotorcycleMaker NX CAD Ultimaker Cura 2D Datarecording
Technische Daten
Zylinderhochdruck- und Niederdruck-Indizierung; INCA-Applikation zum MotormanagementAbgas- und Partikelmesstechnik; Kraftstoffverbrauch; Motorüberwachung mit unterschiedlichsten Temperatur- und DruckmessstellenAufgeladener 4-Zylinder PKW-Common-Rail-Dieselmotor, Typ Hyundai UII 1,4 Hubraum; 66 kW @ 4000 min-1 und 215 Nm @ 2000 min-1
StepinM Motor
Am Fachbereich M können alle Erstsemester an unserem Studieneinführungsprojekt STEPinM teilnehmen, bei dem viele unterschiedliche Versuche und praxisorientierte Projekte in den vielfältigen Laboren angeboten werden. Hier wird gerade ein 4-Zyl.-Dieselmotor montiert und dabei ein Einblick in den Aufbau eines modernen PKW-Motor gegeben.
Einspritzbank
Dieser Prüfstand dient der Untersuchung von Hochdruck-Diesel-Einspritzsystemen. Hier werden die Hochdruckpumpe und der so genannte Injektor bei bis zu 2500 bar hinsichtlich der Einspritzmenge und –rate analysiert, die zur optimalen (Effizienz und Emissionen) Verbrennung wesentlich beitragen. Auch Qualitätsprüfungen von Serienbauteilen sind möglich.
Hier geht es zum Besprechungsraum
Der Shell Eco-Marathon
ist ein Energieeffizienzwettbewerb, bei dem studentische Teams aus der ganze Welt mit ihren eigens entwickelten Fahrzeugen gegeneinander antreten. Der Wettbewerb wird in verschiedenen Regionen der Welt ausgetragen und von der Firma Shell organisiert. Auf einem Kurs von ca. 25 Kilometern Länge gilt es, so wenig Kraftstoffäquivalent zu verbrauchen wie möglich. Das THM Motorsport-Team Efficiency hat seit 2009 am Shell Eco-marathon teilgenommen und wurde 6-mal in Folge bestes deutsches Team. [https://www.shell.de/ueber-uns/shell-eco-marathon.html](https://www.shell.de/ueber-uns/shell-eco-marathon.html)
Motor
Gemessen werden Motoren bis zu einer Leistung von bis zu 200kW und einer maximalen Drehzahl von 10.000 min-1. Der derzeit montierte Versuchsträger ist ein serienmäßiger 4-Zylinder-PKW-Dieselmotor mit 94kW bei 4000 min-1 und wird z.B. für die Erprobung von neuen Prototyp-Bauteilen verwendet. Meist werden Verbesserungen der Emissionen und der Effizienz untersucht. Aktuell steht aber auch die Verwendung von CO2-neutraler Kraftstoffen, so genannter bio- oder e-fuels, auf der Versuchsliste, um den Verbrennungsmotor auch für die Zukunft umweltfreundlich zu machen.
Der MotoStudent Wettbewerb
Der inzwischen zum fünften Mal ausgetragene studentische Wettbewerb „MotoStudent" (siehe www.motostudent.com) hat das Ziel, Studierende in einem vollständigen Motorsportprojekt an alle Aspekte solcher Entwicklungen heranzuführen. Studenten entwickeln, konstruieren, bauen und testen dabei ein Prototyp einer Rennmotorads und treten auf der Rennstrecke im spanischen Aragon in den Wettbewerb mit insgesamt 15 Disziplinen. Dabei steht nicht nur Geschwindigkeit und Fahrleistung (Bremsen, Beschleunigen, etc.) im Vordergund sondern auch Projektorganisation, die Ausarbeitung eines Business-Plans und die abschließende Gesamtpräsentation. [https://www.motostudent.com](https://www.motostudent.com/)
Einspritzkammer
Die Einspritzung bei Dieselmotor mit Drücken über 2500 bar entscheidet heutzutage maßgeblich über die Qualität der motorischen Verbrennung und somit über die Abgasemissionen, Verbrauch und Leistungsausbeute. Daher wird hier mit einer Einspritzkammer die Auflösung und Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum mit Hochgeschwindigkeitskamerasystem analysiert.
Versuchsfahrzeug
BMW K1200S mit wassergekühltem 4-Zylinder-4-Takt-Ottomotor, hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung im Ölbad, klauengeschaltetes Sechsganggetriebe und Kardanwelle 1,157 l Hubraum mit 123 kW Leistung bei ca. 10.000 min-1 Natürlich wird auch hier unser eigenes Motorsport-Motorrad getestet
Vielen Dank an unsere Sponsoren
HMETC Bosch Moehwald Federal-Mogul BMW Cartec TCU²
Hardware in the Loop Trainingsstand
Mit einem HIL (Hardware in the Loop) Trainingsstand kann die Funktion der gesamten Motorsteuerung eines 4-Takt-Ottomotors nachgebildet und veranschaulicht werden, ohne das dazu ein realer Motor betrieben wird. Es werden entsprechende Signale simuliert und ein Motorlauf nachgebildet. Dies ermöglicht das Testen von verschiedensten Szenarien im Motorbetrieb und dient in der Lehre zum Verständnis der komplexen Zusammenhänge.
Motorprüfstand Otto
An diesem Prüfstand sollen die Studierenden das Betriebsverhalten eines Ottomotors selbst spüren und untersuchen. Aufgebaut ist ein 6–Zyl. Reihenmotor mit 3,2 Hubraum. Ausgestattet mit den wichtigsten Messfunktionen sowie einem Bosch-(AU-)Tester sollen im Rahmen von Laborveranstaltungen eigene Versuche von den Studierenden durchgeführt werden und so das Betriebsverhalten „hautnah" gespürt werden.
Technische Daten
Bauteilgröße 223 x 223 x 305 mm Druckverfahren FFF/FDM (Filamentschmelzverfahren) Druckgeschwindigkeit 30-300 mm/s
THM Eco-Motor
Für die Teilnahme am „Shell-Eco-marathon" wurde schon früh im Motorsport-Team über einen eigenen, extrem sparsamen Motor nachgedacht. Ergebnis war dann der selbstentwickelte und gebaute Prototypenmotor der THM mit 69ccm Hubraum und knapp 2kW Leistung. Auslegung, Berechnung sowie die anschließende Erprobung fand vollständig am Campus Friedberg statt. Der Motor ist ungekühlt und wärmeisoliert um die Verluste zu minimieren. Mit der elektronisch geregelten Zündung und der Saugrohreinspritzung wird ein extrem hoher Wirkungsgrad erzielt. Das minimale Gewicht von gerade einmal 6kg kommt dem Fahrzeug zu gute. Mit diesem Motor hat das Team seinen Rekord von 1283 km/l Kraftstoff erzielt!
Felge
Bei der Entwicklung ihres Prototypen-Motorrades, stellt sich das Team „Motorsport Friedberg" auch dort den Herausforderungen, wo schon hochentwickelten Bauteile am Markt existieren. Denn es geht immer noch ein bisschen besser, so wie z.B. bei der gewichtsoptimierten Alu-Felge (hier als Rohling). Mit eigenen Berechnungen (siehe Bild) werden auch die letzten Gramm Gewicht eliminiert, um so dann mit extrem teuren Magnesiumfelgen hinsichtlich der Festigkeiten konkurrieren kann
Besprechungsraum
Unser Besprechungsraum mit moderner Präsentationstechnik für Einzel- und Teambesprechungen, aber auch für Lehrveranstaltungen in kleinen Gruppen.
Arbeitsplätze
Hier können die Studierenden des Motorsport-Teams in Ruhe arbeiten. Alle Rechner sind mit sämtlicher Software (Konstruktion, Berechnung, Simulation, Auswertung) für die Entwicklung unserer Fahrzeuge ausgestattet. So können Konstruktionen z.B. direkt auf dem 3D-Drucker als Prototypenteil erstellt, die Messdaten unseres Datarecording ausgewertet, oder in einer Simulation die Fahrdynamik vorausberechnet werden.
Messtechnik
- Zylinderhochdruck- und Niederdruck-Indizierung - INCA-Applikation zum Motormanagement einschl. Dual-Scan-Dateneinbindung - Abgas- und Partikelmesstechnik - Öl- und Kraftstoffverbrauchsmesstechnik
Wirbelstrombremse "Schenck W 400" (max. 400 kW Bremsleistung)
Schallschutzkabine
Von hier können alle Funktionen des Motors, des Prüfstandes und der Messtechnik voll-automatisiert gesteuert und erfasst werden. Die abgegebene Leistung des Motors wird von einer E-Maschine gebremst und als Strom zurück ins Netz gespeist. Es können standardisierte Prüfzyklen an Serien und Prototypenmotoren durchgeführt werden. Damit sind unter anderem die Emissionen, der Kraftstoffverbrauch und die Leistungsentfaltung der Prüfmotoren unter fest vorgegebenen Randbedingungen zu prüfen, bevor der Motor im Fahrzeug verbaut wird. Meist werden der neue WLTP-Fahrzyklus beurteilt, um schon am Prüfstand Aussagen zum späteren Betriebsverhalten im Fahrzeug auf der Straße treffen zu können.
Antriebseinheit
Drehstrom-Asynchronmotor; max. Motorleistung 15 kW; max. Motordrehzahl 4000 U/min
Technische Daten
Prüfstandssteuerung "Schenck X-Act" mit elektrischem Fahrpedalsteller Motorüberwachung mit unterschiedlichsten Temperatur- und Druckmessstellen installierter PKW-Motor: DC M104 E32 3,2l 6-Zyl. Reihenottomotor (162 kW bei 5.500 min-1, 310 Nm bei 3.750 min-1) Vierventiltechnik mit Schwingrohr- und Resonanzaufladung
Motorrad
Das Motorrad wurde von den Studierenden im THM Motorsport entwickelt und gebaut. Grundlage hierfür bietet der studentische Wettbewerb „MotoStudent". Ähnlich wie in der Industrie wird die Maschine in einzelnen Abteilungen konstruiert. Der Austragungsort ist in Spanien auf dem Motorland Aragon (Spanien). Dort messen sich bis zu 50 Teams aus der ganzen Welt mit Ihren selbstentwickelten Rennmaschinen. [Technische Daten und mehr Infos unter](https://www.thm.de/m/fachbereich/lehreinrichtungen/laboruebersicht/labor-fuer-motorsport/fahrzeug/fahrzeug-2020-2021.html)
3D Drucker
Ultimaker 2 Extended+ Der 3D-Druck ist heutzutage ein wichtiges Verfahren, insbesondere zur Erstellung von Prototypen und finalen Bauteilen in kleiner Stückzahl aus verschiedenen Materialien (ABS, PLS,…). Daher wird er im Motorsport sehr häufig genutzt. Dies ist nur einer von vielen verschiedenen 3D-Druckern im Fachbereich M.
Technische Daten des Prüfstandes
Cartec LPS 500 Rollenprüfstand mit bis zu 160 kW Lesitungsbremse über Wirbelstrom Max. Geschwindigkeit 300 km/h Elektronische Steuerung mit Microprozessoren
Motorprüfstand Diesel
An diesem Motorenprüfstand sollen die Studierenden das Betriebsverhalten eines Dieselmotors selbst spüren und untersuchen. Aufgebaut ist ein 4–Zyl. Reihenmotor mit 1,4 Hubraum. Ausgestattet mit Indiziermesstechnik und der Möglichkeit, direkt im Motorsteuergerät wichtige Parameter wie Einspritzdruck und –zeitpunkt zu verändern, erfahren die Studierenden selbständig, wie sich diese Einstellungen auf den Verbrennungsablauf und das gesamt Betriebsverhalten auswirken. Sie hören, spüren und sehen, wie der Motor ruhiger und leiser läuft oder weniger Emissionen ausstößt.
