Vorlesungsbeschreibung

Voraussetzungen

keine
Empfehlungen: Kenntnisse im Bereich Fahrzeug- bzw. Motorentechnik sowie Messtechnik sind von Vorteil

Beschreibung

Medien: Vorlesung mit Powerpointfolien

Literaturhinweise

Die Vorlesungsunterlagen werden vor jeder Veranstaltung an die Studenten verteilt.

Lehrinhalt

Die Studenten befassen sich mit dem Einsatz unterschiedlicher Messtechniken im Bereich der Antriebsentwicklung. Dabei werden die Funktionsprinzipien der Systeme sowie deren Einsatzgebiete in der Entwicklung von verbrennungsmotorischen und elektrifizierten Antrieben vermittelt. Neben einem allgemeinen Überblick über Standard-Applikationen werden aktuelle spezifische Entwicklungs- und Forschungsaktivitäten vorgestellt.

Arbeitsbelastung

Präsenzzeit: 24 Stunden
Selbststudium: 96 Stunden

Ziel

Die Studenten können die Herausforderungen durch aktuelle und zukünftige Gesetzgebung in der Antriebsentwicklung darstellen. Sie können die grundlegenden Prinzipien der Messtechniken und die Verfahren zur Analyse von Gas-, Schmieröl- und Betriebsmittelkomponenten und Bestandteilen benennen und erklären. Hiermit sind sie in der Lage zwischen verschiedenen Methoden für eine Messaufgabe auszuwählen und die Ergebnisse entsprechend zu interpretieren.

Prüfung

Hörerschein oder Möglichkeit einer mündlichen Prüfung, Dauer 25 min., keine Hilfsmittel

Zur Vorlesung

Der Weg zur klimaneutralen Mobilität erfordert vielfältige und komplexe Antriebskonzepte. Hierbei steht die Reduzierung von Emissionen und Treibhausgasen im Rahmen der unterschiedlichen Gesetzgebungen im Fokus. Ein zusätzliches Potenzial der bewährten Verbrennungsmotorentechnologie kann durch alternative Kraft- und Schmierstoffe gehoben werden. Die zunehmende Elektrifizierung bis hin zu vollelektrischen Antriebssträngen stellt die Entwickler vor neue Herausforderungen. Hierzu sind neue Testverfahren zu entwickeln und bereits bekannte Analysemethoden anzupassen. Partikelmesstechnik wird beispielsweise sowohl zur Emissionsanalyse von Verbrennungsmotoren als auch zur Untersuchung von Reifen- und Bremsabrieb von Elektrofahrzeugen eingesetzt. Mit Infrarot- und Massenspektrometrie können Abgasmessungen durchgeführt werden. Zunehmend wird die Technik jedoch auch zur Untersuchung der Gasbildung bei Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt.

Neben stationären Prüfstandsuntersuchungen zur Kennfelderstellung werden auch dynamische Fahrzyklen und Realfahrten im Fahrzeug betrachtet, um alle Potenziale bei der Entwicklung zu heben. Hierbei geben sowohl Emissionsanalysen, als auch die Betrachtung der Betriebsmittel Einblicke in den Zustand und das Verhalten des Antriebs.
Bei der zielgerichteten Optimierung stützt sich die Entscheidung der Ingenieure daher häufig auf unterschiedlichste Messergebnisse. Hierbei kommen stetig weiterentwickelte dynamische Online- Systeme, aber auch Laborverfahren zum Einsatz. Eine Kenntnis der verschiedenen Methoden sowie der entsprechenden physikalischen und chemischen Prinzipien hilft bei der optimalen Auswahl der Messtechnik und der Ergebnisinterpretation.

Die Vorlesung vermittelt einen Überblick über den Einsatz unterschiedlicher Messtechniken im Bereich der Gas-, Schmieröl- und Betriebsmittelanalyse. Dabei geht sie auf die Funktionsprinzipien der Systeme sowie deren Einsatzgebiete in der Antriebsentwicklung ein. Neben einem allgemeinen Überblick über die Einsatzfelder werden aktuelle spezifische Entwicklungs- und Forschungsaktivitäten vorgestellt.

Themen werden sein:

1. Grundlagen:
   • Aktuelle und zukünftige Gesetzgebungen & Emissionsvorschriften
   • Notwendige Nachweisgrenzen der Messtechnik in der Antriebsentwicklung
   • Stationärer und dynamischer Motorbetrieb
   • Direkte Messverfahren und Tracer-Methoden

      

2. Gasanalytik:
   • (THC, NO, NOx, CO, CO2, N2O, O2, SO2, NO, NO2, NH3, H2O, Partikel, Sonstige)
   • Flammenionisationsdetektor (FID)
   • Chemilumineszenz Detektor (CLD)
   • Infrarot Detektor (IRD)
   • Paramagnetischer Detektor (PMD)
   • Ultraviolett Diodenlaser (UVD)
   • Laser Dioden Detektor (LDD)
   • Partikelmessung
   • Fourier-Transformations-IR-Spektroskopie (FTIR)
   • Diodenlaser-Spektrometer
   • Massenspektrometer (MS)
3. Betriebsmittel- / Schmierölanalytik:
   • (Elementanalyse, Rußgehalt, Verschleißanalyse, Wasser- / Kraftstoffgehalt)
   • Ölzustandssensoren
   • Optische ICP-Emissionsspektrometrie (ICP-OES)
   • Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)
   • Radionuklid-Verschleißanalyse (RNT)
   • Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF)
   • Gaschromatographie (GC)
   • LaserNet Fines (LNF)
   • Rußanalytik
4. Ausgewählte Entwicklungs- und Forschungsaktivitäten