Arbeitsschwerpunkte im Maschinenlabor

Am LKV werden im Maschinenlabor folgende Schwerpunkte bearbeitet:

  • Alternative Kraftstoffe für PKW und LKW Einsatz
  • Gasbetrieb von Motoren
  • Schwerölbetrieb von Motoren für die Seeschifffahrt
  • Thermische Bauteilbeanspruchung
  • Emissionen von Verbrennungsmotoren
  • Untersuchungen und Tests von Motorschmierölen

 zu den Prüfständen

 

Prüfstände und Messtechnik vom Maschinenlabor

Das Maschinenlabor ist ausgestattet mit folgenden Versuchsständen:

  • 3 PKW-Dieselmotoren
  • 1 PKW-Ottomotor
  • 2 Traktormotoren (einer Gasbetrieben)
  • 1 Schiffsdieselmotor
  • 3 Einzylinder-Forschungsmotoren
  • Synthesegasprüfstand
  • Microgasturbine
  • 2 Laserprüfstände

Für eine umfangreiche Bearbeitung aktueller Projekte stehen dem Lehrstuhl diverse Abgasmesstechniken zur Verfügung:

  • ABB
  • SESAM II
  • SESAM IV
  • CEB II
  • Smoke Meter
  • Smart Sampler
  • Particle Counter
  • Particle Analyzer

Prüfstand 0: AUDI 2.0l TFSI

Vollautomatischer PKW-Motorenprüfstand bestehend aus:

  • 4-Quadranten-Leistungsbremse
  • AVL PUMA Prüfstandssteuerung
  • stationärer und dynamischer Betrieb möglich
  • Für PKW-Motoren bis 220 kW/ 8.000 min-1
  • Kraftstoff- und Luftstrommesseinrichtungen
  • Druck- und Temperaturüberwachung
  • FTIR-Abgasmessanlage
  • Oximat

Zu den technischen Daten des Versuchsmotors:

  • AUDI 2.0l TFSI Ottomotor
  • Motorbauart: 4-Zylinder, 16 Ventile
  • Hubraum: 1.984 cm³
  • Bohrung: 82,5 mm
  • Nennleistung: 140 kW bei 4.180 min-1
  • Max. Drehmoment: 320 Nm bei 1.500 min-1
  • Abgasnachbehandlung: Drei-Wege-Katalysator
  • Kraftstoffeinbringung: DI-Einspritzsystem
  • Abgasturbolader

Gemessen werden können:

  • Luft- und Kraftstoffmassenströme
  • Blow-By-Volumenstrom
  • Diverse Drücke und Temperaturen am Motor
  • Daten aus dem Motorsteuergerät
  • Abgaszusammensetzung (FTIR+Oximat)
  • Zusammensetzung Blow-By-Gas und Zylinderladung

Untersucht wird derzeit:

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Prüfstand 1: Caterpillar MaK 6M20

Als Basis für den Motorprüfstand 1 dient ein Vollmotor Caterpillar MaK 6M20

Zu seinen technischen Daten und Ausstattung gehört: 

  • Typ: mittelschnelllaufender 4-Takt Schiffsdieselmotor
  • Bauform: 6 Zylinder
  • Leistung: 190 kW/Zyl. bzw. 1.140 kW gesamt
  • Bohrung: 200 mm
  • Hub: 300 mm
  • Nenndrehzahl: 1.000 min-1
  • Raildruck >1.500 bar
  • Freiprogrammierbares Steuergerät

 Untersucht werden können: 

  • Kraftstoffverbräuche und Luftmassenströme
  • Diverse Drücke und Temperaturen am Motor
  • Brennverhalten durch Indizierung
  • Abgaszusammensetzung

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Prüfstand 2: 1 VDS 18/15

zu den technischen Daten des Prüfstands:

  • schweröltauglicher 1-Zylinder-Motor
  • 4-Takt-Motor
  • Hub: 180 mm
  • Bohrung: 150 mm
  • Nenndrehzahl: 1.500 min-1
  • Nennleistung: 80 kW
  • Common-Rail-Einspritzung
  • frei wählbare Lade- und Abgasgegendrücke
  • 4-Quadranten-Bremse
  • Zugänge für optische und laseroptische Analysen

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Prüfstand 3: Deutz TCD 3.6 L04

Prüfstand 3 ist wie folgt aufgebaut:

Leistungsbremse: 

  • 4-Quadranten
  • Stationärer und dynamischer Motorbetrieb
  • Für LKW-Motoren bis 220 kW bei 2.250 min-1

 Motor mit folgenden Kenndaten: 

  • Motorbauart: 4 – Zylinder, 8 Ventile
  • Hub: 120 mm
  • Bohrung: 98 mm
  • Nennleistung: 100 kW bei 2200 min-1
  • Max. Drehmoment: 500 Nm bei 1600 min-1
  • Abgasnachbehandlung: DOC, DPF, SCR, ASC
  • Kraftstoffeinbringung: Common-Rail-Einspritzsystem
  • Gekühlte externe Abgasrückführung
  • Abgasturbolader

 Gemessen werden können: 

  • Kraftstoffverbräuche und Luftmassenströme
  • Diverse Drücke und Temperaturen am Motor
  • Daten aus dem Motorsteuergerät
  • Abgaszusammensetzung

Untersucht wird: 

  • das Motorverhalten im Biodieselbetrieb
  • der Einfluss von Biodiesel auf das Abgasnachbehandlungssystem (AGN)
  • die Langzeitstabilität des Motors und des AGN-Systems im Biodieseleinsatz

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Prüfstand 8: Mercedes-Benz 2.2L Diesel

Prüfstand 8 ist wie folgt aufgebaut:

Leistungsbremse:

  • Wirbelstrombremse Schenck WM400
  • stationärer und dynamischer Motorbetrieb

Motor mit folgenden Kenndaten:

  • Motorbauart: 4 - Zylinder, 16 Ventile
  • Hub: 88,4 mm
  • Bohrung: 88 mm
  • Nennleistung: 92 kW bei 4.200 U/min
  • Max. Drehmoment: 300 Nm bei 1.800 bis 2.600 U/min
  • Common-Rail-Einspritzung

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Prüfstand 9: VW 2.0 L TDI CBAC

Vollautomatischer PKW-Motorenprüfstand bestehend aus:

  • 4-Quadranten-Leistungsbremse AVL 
  • stationärer und transienter Motorbetrieb
  • AVL ISAC 400 Fahrzeug-/Fahrer-Simulation
  • AVL PUMA Prüfstandssteuerung
  • frei konfigurierbares Steuergerät IAV FI2RE
  • Online-Indizierung über AVL Indicom
  • Kraftstoff- und Luftstrommesseinrichtungen
  • Druck- und Temperaturüberwachung
  • Rußmessung über AVL Smokemeter
  • Partikelanzahl und -größenbestimmung über AVL APC und EEPS

Motor mit folgenden Kenndaten:

  • VW 2.0 l TDI CBAC (EURO 6)
  • Motorbauart: 4 - Zylinder, 16 Ventile
  • Hub: 95,5 mm
  • Bohrung: 81 mm
  • Nennleistung: 103 kW bei 4.200 U/min
  • Max. Drehmoment: 320 Nm bei 1.750 bis 2.500 U/min
  • Common-Rail-Einspritzung mit Piezo-Injektoren
  • Aufladung mit VTG-Lader
  • Gekühlte Hochdruck-AGR
  • Abgasnachbehandlung: DOC - DPF - SCR

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Prüfstand 15: Cat 1M34DF

Prüfstand 15 ist wie folgt aufgebaut:

Leistungsbremse: 

  • 4-Quadranten
  • Stationärer und dynamischer Motorbetrieb
  • Für Mittelschnellläufer bis 850 kW bei 1000 min-1

 Motor mit folgenden Kenndaten: 

  • Motorbauart: 1 – Zylinder, 4 Ventile
  • Hub: 460 mm
  • Bohrung: 340 mm
  • Nennleistung: >500 kW
  • Nenndrehzahl: 750 min-1

Besonderheiten des Prüfstandes: 

  • Powerunits bis 350 mm Bohrung und 500 mm Hub installierbar
  • Fremdaufladung bis 8 bar Überdruck
  • Ladeluftvorwärmung
  • Erdgasinfrastruktur bis 20 bar
  • Offene ECU auf Basis von NI-Komponenten

Gemessen werden können: 

  • Kraftstoffverbräuche und Luftmassenströme
  • Abgaszusammensetzung (FTIR)
  • Hoch- und Niederdruckindizierung
  • Brenngasqualität mittels Erdgaschromatograph

Untersucht wird: 

  • das Motorverhalten im Dual-Fuel-Betrieb
  • der Einfluss verschiedener Brenngasqualitäten auf Betriebsverhalten
  • der Einfluss unterschiedlicher Zündkonzepte

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Prüfstand 16: Gasmotor Agrarschlepper

Prüfstand 16 ist wie folgt aufgebaut:

Leistungsbremse: 

  • 2-Quadranten
  • Stationärer und dynamischer Motorbetrieb
  • Für LKW-Motoren bis 160 kW bei 3.000 min-1

Als Basis für den Gasmotor diente der TCD 3.6 L04 von Deutz. Dieser wurde von einem direkteinspritzenden Dieselmotor zu einem fremdgezündeten Gasmotor umgebaut.

Motor mit folgenden Kenndaten: 

  • Motorbauart: 4 – Zylinder, 8 Ventile
  • Hub: 120 mm
  • Bohrung: 98 mm
  • Verdichtungsverhältnis: 11:1
  • Abgasnachbehandlung: Drei-Wege-Katalysator
  • Kraftstoffeinbringung: Saugrohreinblasung
  • Abgasrückführung: Gekühlte externe Hochdruck-AGR
  • Abgasturbolader: Wastegate mit elektr. Stellung
  • Nennleistung: 86 kW bei 2200 min-1
  • Max. Drehmoment: 455 Nm bei 1300 min-1

 Prüfstandsüberwachung: 

  • Überwachung des Motorbetriebs mittels LabView-basierter Prüfstandsüberwachungssoftware
  • Sicherheitssystem für den Betrieb von Gasmotoren

 Indiziertechnik: 

  • Kistler KiBox
  • Lehrstuhleigenes Druckverlaufsanalysetool

 Abgasmesstechnik: 

  • FTIR
  • Oximat
  • CO2-Messgerät

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Prüfstand 17: HeavyDuty Einzylinder-Forschungsmotor

Prüfstand 17 ist wie folgt aufgebaut:

Leistungsbremse: 

  • 4-Quadranten-Leistungsbremse
  • Stationärer und dynamischer Motorbetrieb

Motor mit folgenden Kenndaten: 

  • Motorbauart: 1 – Zylinder
  • Motorart: Diesel
  • Hubraum: 2,5 Liter
  • Bohrung: 140 mm
  • Nennleistung: 125 kW
  • Max. Motordrehzahl: 2.300 min-1
  • Max. Zylinderdruck: 250 bar
  • Einspritzung: Common-Rail-System (bis 2.200 bar)
  • Variables AGR-System
  • Aufladung: extern, bis 5 bar
  • Flexibler Einsatz unterschiedlicher Injektoren möglich

 Indiziertechnik: 

  • AVL Indiset
  • Lehrstuhleigenes Druckverlaufsanalysetool

 Abgasmesstechnik: 

  • AVL i60 - FTIR
  • AVL SmokeMeter

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Modellgasprüfstand

Der Modellgasprüfstand ermöglicht freie Parameterwahl bei der Erstellung eines synthetischen Abgases:

  • Temperatur
  • Druck
  • Gaszusammensetzung (N2, O2, CO2, H2O) und Emissionen (z.B. HC, CO, NOx, SOx)
  • Untersuchungen auch außerhalb des üblichen Motorbetriebsfensters ohne Gefahr von Motorschäden.

Automatisierungzur reproduzierbaren Vermessung von Abgas-Katalysatoren

  • Benchmark/Vergleich unterschiedlicher Hersteller
  • Auswirkungen von Alterungsmechanismen auf Katalysator-Performance
  • Hohe Güte und Reproduzierbarkeit der Messungen minimieren Messfehler

Separieren von Reaktionen und Reaktionspfaden möglich

  • Viele Reaktionen finden in realem Abgas gleichzeitig statt
  • Durch gezielte Abgaszusammensetzung und Temperaturbereiche können einzelne Reaktionen untersucht werden
  • Bestimmung von Modellparametern für einzelne Reaktionen aus Messdaten möglich.