KFZ Halle Hochschule Rhein Main

Spinner U1530 Advanced

Verbrennungsmotoren Schnittmodelle

MAHA MSR 500/2 Scheitelrollen-Leistungs-Prüfstand / PKW Allrad

Versuchsstand für thermische Speicher

Brennerversuchsstand

Simulation der Maschinenbewegungen

Spindel

Steuerung

Werkzeugmagazin

54 Magazinplätze

Das Fachgebiet "Energiewandlung und thermische Antriebsmaschinen"

Herzlich willkommen im Fachgebiet "Energiewandlung und thermische Antriebsmaschinen". Unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Werner Eißler wird hier an  Thematiken der thermischen Enegietechnik und Strömungsmechanik gearbeitet. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf Strömungsmaschinen, speziell Radialverdichter gelegt. Mit Verwendung modernster Messtechnik und Berechnungsmethoden sowie leistungsstarken Rechenclustern werden hier Fragestellungen numerischer und experimenteller Natur bearbeitet. Neben diesen Untersuchungen beschäftigt sich das Fachgebeit mit der Bildung von Abgasemissionen in Verbrennungsprozessen. Dies soll gerade das Verständnis der Stickoxidbildung stärken um nachhaltige Abgasvermeidungsstrategien sowie Nachrüstlösungen zu entwickeln. Die Arbeit in der Forschung wird stark mit der Lehre verknüpft, indem zu diesen Forschungsprojekten Projekt- und Abschlussarbeiten verfasst werden.

Forschungsvorhaben "KomRadV"

Das Projekt KomRadV wurde gefördert durch: IWB-EFRE-Programm Hessen, Fördernummer 20005852Das Forschungsprojekt „Kompetenzausbau der ingenieurwissenschaftlichen Methodik zur Auslegung von Radialverdichtern“ (KomRadV) beschäftigt sich mit dem Kompetenzausbau hinsichtlich des instabilen Betriebsbereich von Radialverdichtern mittels numerischer Strömungssimulationen (CFD) unter Zuhilfenahme experimenteller Untersuchungen. Dieser Betriebsbereich wird gekennzeichnet durch die Verdichterpumpgrenze, welche die Durchströmung des Verdichters bei niedrigem Volumenstrom und hohem Druckverhältnis beeinträchtigt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, im Bereich der Pumpgrenzbestimmung Kompetenzen zu schaffen und Aussagen über die Pumpneigung von Verdichterstufen zu treffen.Mit Hilfe hochaufgelöster, transienter Simulationen werden strömungsmechanische Phänomene identifiziert, welche ein instabiles Strömungsverhalten hervorrufen und damit verantwortlich für das Verdichterpumpen sein können. Aktuell ist die numerische Untersuchung solcher Phänomene ausschließlich mit extrem aufwändigen, zeit – und kostspieligen Simulationen verbunden. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, eine geeignete Methodik zur Auslegung/Optimierung von Verdichterrädern mittels reduziertem Modell zu erforschen, da es den Rechenaufwand erheblich verringert. Im Zuge aller Untersuchungen, sei es auf experimenteller oder numerischer Ebene, wird nicht nur Wissen hinsichtlich der Pumpgrenzbestimmung gesammelt, sondern ebenso Sachkenntnisse in vielen Bereichen der Verdichterentwicklung gewonnen.Das Vorhaben wird in Kooperation mit dem Fachgebiet GLR der TU Darmstadt und der Fa. BorgWarner Turbosystems Engineering GmbH bearbeitet.

Forschungsprojekt DiagV

Das Forschungsprojekt DiagV (Diagonalverdichter für geringzylindrige Verbrennungsmotoren) untersucht die Möglichkeit zur Beeinflussung der Verdichterpumpgrenze durch eine veränderte Gestaltung der Verdichterradgeometrie. Die Verdichterpumpgrenze beeinträchtigt die Durchströmung des Verdichters bei niedrigem Durchsatz und hohem Druckverhältnis. Ziel ist die Verschiebung der Pumpgrenze zu kleineren Volumenströmen bzw. größeren Druckverhältnissen. Im Forschungsprojekt wurden verschiedene Verdichterradgeometrien ausgelegt und mit Hilfe von Strömungssimulationen (CFD) numerisch untersucht. Aus den Ergebnissen wurde eine Verdichterradgeometrie ausgewählt, als Prototyp hergestellt und am Verdichterprüfstand der TU Darmstadt experimentell vermessen. Die experimentellen Ergebnisse zeigten das Potential des Diagonalverdichterrades gegenüber dem üblichen Radialverdichterrad, die Pumpgrenze in die gewünschte Richtung zu verändern. Die numerischen Simulationen zeigten Hinweise auf die Ursachen des Verdichterpumpens, die in einer Strömungsinstabilität in der Schaufelgrenzschicht liegen. Derzeit wird ein Motor so umgebaut, dass die experimentellen Untersuchungen dort fortgeführt werden können. In einem Forschungsvorhaben, das in Vorbereitung ist, sollen die numerischen Simulationen zur Untersuchung der Verdichterpumpgrenze fortgeführt werden.

Prüfstand Biogas-BHKW

Bei dem hier installierten Aggregat handelt es sich um das Mikro-BHKW Dachs 5.5 Gen 2 der Firma SenerTec aus Schweinfurt. Die Anlage erbringt bis zu 5,5 kW elektrische sowie 15 kW thermische Leistung und wird im Originalzustand mit Erdgas betrieben. Für Forschungszwecke wird das BHKW mit einer freiapplizierbaren Motorsteuerung der Firma Trijekt ausgestattet. Zudem wird ein separater Frequenzumrichter angebracht um beliebige Betriebszustände einstellen zu können. Der Prüfstand wird verwendet um den Einfluss einer Wassereinspritzung auf die Stickoxidentstehung bei einer Biogasverbrennung zu untersuchen.

Informationen zu Abgasuntersuchungen an Dieselfahrzeugen

Im Zuge des "Dieselabgasskandals", welcher 2015 bekannt geworden ist, ist das öffentliche Interesse in Hinblick auf Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen geweckt worden. Durch eine Zyklenerkennung haben verschiedene Hersteller Abschaltmechanismen programmiert, welche in bestimmten Betriebszuständen außerhalb der Zertifizierungsprüfzyklen die Abgasnachbehandlung und Abgasvermeidung außer Kraft gesetzt haben. Dies hat zu erhöhten Abgasemissionen bei der Realfahrt von Kraftfahrzeugen geführt. Besitzer betroffener Fahrzeuge haben seit diesem Bekanntwerden Klage gegen diverse Kfz-Hersteller eingelegt, weil sie sich betrogen gefühlt haben. Zur Aufnahme des technischen Standes der beklagten Fahrzeuge werden Prüffahrten mit dem Leistungsrollenprüfstand der HSRM und einem PEMS (Portable emission measurement system) durchgeführt. Die Ergebnisse werden in Gutachten niedergeschrieben und dienen verschiedenen deutschen Gerichten als Bewertungsgrundlage für Urteilssprüche.

Forschungsprojekt CovAsol

Die durch COVID-19 bedingten Einschränkungen beim Aufenthalt in geschlossenen Räumen, insbesondere in den kalten Jahreszeiten, zeigen gerade im Lehrbetrieb den Nachholbedarf in Bezug auf Luftreinigung auf. Um ohne dauerhaft geöffnete Fenster bei zumutbaren Temperaturen einen Lehrbetrieb zu ermöglichen ist es notwendig Kenntnis über die Aerosolausbreitung in ebendiesen Räumen zu erlangen. Mit diesen Kenntnissen ist es möglich Raumluftreinigungssysteme effizient zu nutzen um den Lehrbetrieb ohne gesundheitliche Gefährung aufrecht zu erhalten. Im Projekt CovAsol sind durch experimentelle Untersuchungen sowie numersiche Simulationen das Verhalten von Aerosolen in Räumen mit darin befindlichen Menschen als Wärme- und Aerosolquellen untersucht worden. Die Ergebnisse der numerischen Strömungssimulationen sind aufbereitet worden, sodass Interessierte in der Lage sind, sich mit einer VR-Brille in den simulierten Lehrraum zu begeben. Damit lässt sich die Aerosolausbreitung aus verschiedenen Blickwinkeln verfolgen um das Verhalten zu verstehen und entsprechende Abhilfemaßnahmen zur Raumreinigung treffen zu können.

Forschungsprojekt RedNOx

Mit dem Projekt RedNOx soll der Einfluss einer Wassereinspritzung auf die Stickoxidentstehung bei einer Biogasverbrennung untersucht werden. Um das Wasser dem Prozess zuzuführen, wird es in den Ansaugtrakt der Antriebsmaschine eingespritzt. Dafür wird in die Luftführung eine Wassereinspritzeinheit eingebaut. Dafür steht ein Mikro-BHKW der Firma SenerTec aus Schweinfurt zur Verfügung, welches mit Indizier-, Temperatur-, Druck- und Abgasmesstechnik ausgestattet worden ist. Im Zuge des Vorhabens werden die Kenntnisse in ein Einspritz-und Steuermodul implementiert um für Biogas-BHKW im Feldeinsatz eine Nachrüstlösung als Alternative zu SCR-Systemen zur Verfügung zu stellen. Das Projekt soll damit einen Beitrag dazu leisten, die fossilen CO2-Emissionen im Energiesektor zu reduzieren, indem effiziente Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen durch das Einhalten strengerer Abgasemissionsgrenzen am Netz gehalten werden können.

Antriebsmaschinenprüfstand

Bei der hier verwendeten Antriebsmaschine handelt es sich um einen 3-Zylinder Ottomotor der Baureihe EA211 von Volkswagen. Der Motor hat einen Hubraum von einem Liter und ist mit einem Abgasturbolader mit Wastegate-Steuerung sowie einer Nockenwellenverstellung der Ein- und Auslassseite ausgestattet. In seinem Originalzustand leistet er 85 kW bei 5000 1/min und erbringt sein maximales Drehmoment von 200 Nm bei 2000 bis 3000 1/min. Für diesen Ausbau ist der Motor mit einem freiapplizierbarem Steuergerät der Firma Trijekt ausgestattet und wurde von einer Direkteinspritzung auf eine Saugrohreinspritzung umgebaut. Auf diese Weise war die Implementierung einer Zylinderdruckindizierung in der Öffnung der Direkteinspritzventile möglich. Die VKM wird für Untersuchungen von Verdichterlaufländern sowie dem Einfluss der vor- und nachgelagerten Strömungsgeometrien verwendet. Daher sind im Ansaugstrang vor und hinter dem Verdichter stationäre Temperatur- und Druckmesstechnik sowie transiente Druckmesstechnik vernaut. Gebremst wird die VKM durch eine Asynchronmaschine durch die sich die Drehzahl der VKM bei variirenden Lasten konstant halten lässt. Durch die Prüfstandsperipherie lassen sich zwei Kühlwasserkreisläufe sowie ein Ölkreislauf konditionieren. Zudem stellt diese die Kraftstoffversorgung mit Benzin, Diesel oder Gas bereit.