Wir danken allen Projektpartnernfür die Unterstützung in den letzten
15 Jahrenund hoffen auf eine weiterhin gute
Zusammenarbeit.
Die Mitarbeiter desForschungsinstituts Fahrzeugtechnik
Wir danken allen Projektpartnernfür die Unterstützung in den letzten
15 Jahrenund hoffen auf eine weiterhin gute
Zusammenarbeit.
Die Mitarbeiter desForschungsinstituts Fahrzeugtechnik
Kontakt
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)Forschungsinstitut FahrzeugtechnikProf. Dr.-Ing. Gennadi Zikoridse
Friedrich-List-Platz 101069 Dresden
+49 (351) 462 - 3344
+49 (351) 462 - 3476
E-Mail [email protected] www.fif.mw.htw-dresden.de
�
�
Sonderdruck15 Jahre
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Sonderdruck15 Jahre
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)University of Applied Sciences
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
1992
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik wird von
im Zuge der Hochschulreform als überwiegend
drittmittelfinanziertes Institut der Hochschule für
Technik und Wirtschaft Dresden (FH) gegründet.
Hervorgegangen aus dem Institut für Kraft-
fahrzeugtechnik und Verbrennungsmotoren der
ehemaligen Hochschule für Verkehrswesen
"Friedrich List" Dresden und dem Technikum für
Diagnostik und Zuverlässigkeit entwickelt sich das
noch junge Institut in den Folgejahren zu einem
anerkannten und kompetenten Partner der Automobil-
und Zulieferindustrie.
Prof. Dr.-Ing. habil. G. Oppermann
2006
Prof. Dr.-Ing. G. Zikoridse
übernimmt die Leitung des Instituts. Er ist bereits seit
1994 am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik beschäftigt
und etabliert in dieser Zeit den zunehmend wichtigeren
Forschungsschwerpunkt Abgasnachbehandlung am
Institut. Als Ergebnis dieser Aktivitäten wird im
Jahr 2000 der Förderkreis Abgasnachbe-
handlungstechnologien für Dieselmotoren (FAD)
gegründet, zu dessen Geschäftsführer
Prof. Zikoridse bestellt wird. Seit September
2006 leitet er beide Institutionen.
1995
Prof. Dr.-Ing. habil. E. Bach
Prof. Oppermann übergibt die Leitung des Forschungsinstituts an
seinen langjährigen Mitarbeiter und Stellvertreter
.
Er forciert den weiteren Ausbau der mess- und
prüfstandstechnischen Basis des Instituts. 1996
bezieht das FiF im neuen Laborgebäude der
HTW drei Prüfstände, 1998 wird das
Containerprüffeld fertiggestellt. Durch
diese Maßnahmen konnten die sich
zuvor an verschiedenen Standorten
befindenden Prüfstände auf dem
Campus der HTW zusammengefasst
werden.
Geschichte
Seite 1 Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Seite 10
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik konnte sich in den 15 Jahren des Bestehens der HTW
Dresden (FH) unter den durch das Sächsische Hochschulrahmengesetz geschaffenen Bedingungen
für die angewandte Forschung an Fachhochschulen zu einer eigenständigen wissenschaftlichen
Einrichtung entwickeln. Mehr als 20 wissenschaftliche und technische Mitarbeiter werden über
Einnahmen aus Drittmitteln finanziert.
Um im Wettbewerb mit anderen Hochschulen, Universitäten und privaten Forschungs-
einrichtungen erfolgreich bestehen zu können, ist eine ständige Weiterentwicklung der
Arbeitsinhalte, der technischen Ausstattung sowie die Strukturanpassung an das Sächsische
Hochschulrahmengesetz erforderlich.
Die Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte des Instituts werden in den kommenden Jahren
auf die weitere Erhöhung des Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren durch Verbesserung der
Einspritzung, der Gemischbildung und Entwicklung neuer Brennverfahren, auf die Erfüllung
zukünftiger Abgasgrenzwerte mithilfe der Abgasnachbehandlung und alternativer Konzepte sowie
auf neue Kraftstoffe ausgerichtet sein.
Resümee / Ausblick
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut FahrzeugtechnikSeite 9
Testobjekt DPF
Motor Liebherr D 924 TI-E A2
In den letzten Jahren hat der Forschungsschwerpunkt Abgasnachbehandlung für Dieselmotoren
ständig an Bedeutung gewonnen. Bereits seit 1991 wird kontinuierlich an der Entwicklung von
Partikelfilterkonzepten für den On- und Off-Road-Bereich gearbeitet. Aktuell lassen sich etwa 70 %
der am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bearbeiteten Projekte diesem Schwerpunkt zuordnen.
Hauptauftraggeber sind hier neben der öffentlichen Hand die Firmen VW, DaimlerChrysler, Liebherr,
Umicore, Rhodia Electronics & Catalysis, HJS, Purem, Emitec, Inco, Greentop etc.
War 1991 die Nachrüstung von Linienbussen mit einem Partikelfiltersystem und dessen Bewertung
der Einstieg in die Abgasnachbehandlung am FiF, so wurden diese Aufgabengebiete in den
Folgejahren um die Konzeption von Partikelfiltersystemen, die Erprobung und Bewertung neuer
Filterwerkstoffe und die Entwicklung zuverlässiger Regenerationsstrategien erweitert.
Ein weiterer wichtiger Schwerpunkt ist
die Untersuchung von Dieseloxi-
dations- und DeNOx-Katalysatoren ein-
schließlich der Entwicklung von Steuer-
und Regelstrategien bis hin zum Entwurf
hochkomplexer Kombisysteme.
Aktuelle Projekte befassen sich darüber
hinaus mit der Erprobung von Sensoren
für die Überwachung der Abgasnach-
behandlungssysteme wie zum Beispiel
Partikel-, NO - oder NH -Sensoren. Das
nebenstehende Foto zeigt die Erpro-
bung eines Partikelfilters am Motoren-
prüfstand.
X 3
Entwicklung und Erprobung von Abgasnachbehandlungssystemen
Die Untersuchung und Bewertung von alternativen Kraftstoffen, dazu gehören synthetische und
biogene Kraftstoffe, soll zukünftig am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik einen stärkeren
Stellenwert einnehmen. In der Vergangenheit wurden bereits Projekte zu Auswirkungen biogener
Kraftstoffe auf die Schadstoffemission von Dieselmotoren bearbeitet. Dabei ist sowohl der Einfluss
auf das Emissionsverhalten der limitierten Komponenten Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe,
Stickoxide und Partikel als auch der Einfluss auf weitere Abgasparameter, u.a. die Emissionen von
Elementarkohlenstoff und Aldehyden sowie die Partikelanzahlkonzentration, ermittelt worden.
In der Zukunft sollen neue Brennverfahren unter Berücksichtigung der neuen Kraftstoffe und
Kraftstoffmischungen entwickelt werden. Hierbei sollen sowohl Qualitätsanforderungen an neue
Kraftstoffe als auch deren Potenzial zur Emissionsminderung untersucht werden.definiert
Neue Kraftstoffe
Profil
Seite 2Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Organisatorisch gehört das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik nach §109 des Sächsischen
Hochschulgesetzes zum Fachbereich Maschinenbau/Verfahrenstechnik. Die Mitarbeiter des
Instituts geben Unterstützung bei der Durchführung von Vorlesungen, Übungen, Praktika und
Seminaren im Lehrgebiet Kraftfahrzeugtechnik-Antriebstechnik. Studenten haben die Möglichkeit,
im Rahmen dieser Arbeitsgebiete praxisnahe Beleg- und Diplomthemen zu bearbeiten. Durch die
enge Verbindung von Forschung und Lehre leistet das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik einen
wichtigen Beitrag zur hohen Ausbildungsqualität der Studenten des Fachbereiches
Maschinenbau/Verfahrenstechnik, insbesondere des Studienganges Fahrzeugtechnik. Die Durch-
führung von Praktika an moderner Technik und die aktive Mitarbeit von Studenten, Praktikanten und
Diplomanden gewährleisten eine optimale Vorbereitung der Absolventen auf den späteren Einsatz
in der Industrie. Umgekehrt nutzt das Institut die Infrastruktur der Hochschule. So wurden seit
Bestehen des Forschungsinstituts mehr als 200 Diplomarbeiten erfolgreich verteidigt. Darüber
hinaus erfolgt im Praxissemester die Betreuung von jeweils 10 bis 15 Studenten und es werden pro
Semester zwei bis drei Praktikumsversuche für die etwa 80 Studenten der Fahrzeugtechnik
durchgeführt.
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bietet seinen Auftraggebern umfassende Unterstützung
bei Problemlösungen in den Bereichen Verbrennungsmotoren, Abgasnachbehandlung,
computergestützte Berechnung und Simulation sowie bei der Untersuchung von alternativen
Konzepten. Am Institut werden sowohl öffentlich geförderte Forschungsthemen als auch direkte
Aufträge der Industrie .
Seit Bestehen des Forschungsinstituts Fahrzeugtechnik wurden die Drittmitteleinnahmen kontinu-
ierlich gesteigert und das Institut hat
sich einen festen Platz in der
Forschungslandschaft der Bundes-
republik Deutschland erobert. Dies
belegen auch die Vielzahl der
öffentlich geförderten Projekte, die
zusammen mit Partnern aus der
Industrie und anderen Forschungs-
einrichtungen bearbeitet wurden. So
konnten in den letzten 15 Jahren
insgesamt zwei EU-, sechs BMBF-
und acht durch den Freistaat Sachsen
geförderte Projekte realisiert wer-
den. Hinzu kommen drei im Rahmen
der Fachhochschulförderung bewilligte Projekte, sowie vier Projekte durch die Deutsche Bundes-
stiftung Umwelt (DBU) und vier Projekte durch die Forschungsvereinigung Verbrennungs-
motoren e.V. (FVV). Daneben sind zahlreiche direkte Industrieprojekte mit einem Gesamtvolumen
von ca. acht Millionen Euro realisiert worden.
bearbeitet
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Technische Ausrüstung
Seite 3 Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Die aktuell am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bearbeiteten Forschungsschwerpunkte sind in
der folgenden Grafik dargestellt.
Eine wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche
Entwicklungsarbeit ist die Ausrüstung mit modernster
Mess- und Prüftechnik sowie einer leistungsfähigen
Hard- und Software.
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik war daher stets
bestrebt, seine technische Basis zu erweitern und kann
heute auf eine Vielzahl universell einsetzbarer und sich
ergänzender Prüf- und Messtechnik verweisen.
Im Verbund mit einer modernen Rechentechnik
ermöglicht dies, schnell und flexibel auf spezifische
Kundenanforderungen zu reagieren.
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Seite 8
Direkteinspritzende Dieselmotoren stellen zurzeit die effizienteste Energiequelle für Nutzfahrzeuge
dar. Problematisch sind jedoch die hohen Stickoxid- (NO ) und Partikelemissionen, die bei der diesel-
typischen Diffusionsverbrennung gebildet werden. In den letzten Jahren wurden immer strengere
Emissionsgrenzwerte erlassen, die nur unter Einsatz von Abgasnachbehandlungssystemen
eingehalten werden können. Ein anderer Ansatz, diese Anforderungen zu erfüllen, ist die
innermotorische Schadstoffreduktion. Hierzu kommen alternative Brennverfahren mit homogener
Gemischbildung (HCCI) zur Anwendung. Mit diesem Brennverfahren konnten bereits sehr niedrige
NO - und Rußemissionen in der Teillast nachgewiesen
werden.
In einem von der FVV geförderten Forschungsprojekt
wurden an einem mit Oberflächen-Thermoelementen
bestückten Nfz-Aggregat Untersuchungen zum
Wandwärmeübergang durchgeführt. Der instrumen-
tierte Kolben ist in der nebenstehenden Abbildung zu
sehen.
X
X
FVV-Projekt: Homogene Dieselverbrennung – TP3 Wärmeübergänge
Die Verpflichtung der europäischen Automobilindustrie, die durchschnittliche CO -Emission bis zum
Jahr 2008 um 25 % gegenüber 1995 zu senken, stellt eine große Herausforderung an die weitere
Entwicklung der Verbrennungsmotoren dar. In der jüngsten Vergangenheit konnten beim
Dieselmotor durch moderne Einspritzverfahren erhebliche Fortschritte beim Wirkungsgrad und den
Emissionen erzielt werden. In gleicher Weise wird davon ausgegangen, dass die Benzindirekt-
einspritzung beim Ottomotor ein ähnliches Entwicklungspotenzial eröffnet.
Eine wesentliche Voraussetzung, die gesteckten Ziele zu erreichen, dürfte in der Entwicklung
geeigneter Einspritztechnologien für das strahlgeführte Gemischbildungsverfahren liegen, die eine
gezielte Beeinflussung der bestimmenden Parameter Strahlkegelwinkel, Tropfengrößenverteilung
und Eindringtiefe erlauben. Einspritzdüsen mit variablem Drall bieten umfangreiche Möglichkeiten,
die geforderte Einspritzcharak-
teristik zu realisieren. Aller-
dings erstreckte sich bisher das
Einsatzgebiet dieser Düsenart
im Wesentlichen auf konti-
nuierlich arbeitende Brenner-
systeme. In diesem Förder-
projekt erfolgte die Entwick-
lung eines Prototypen einer
diskontinuierlich arbeitenden
Einspritzdüse mit variablem
Drall für den Einsatz im Ver-
brennungsmotor.
2
AiF-Projekt: Variable Dralldüse für den Einsatz im Ottomotormit Direkteinspritzung
Düsennadel
InjektorEinspritzdüse
DüseneinsätzeDrallkammer
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut FahrzeugtechnikSeite 7
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bearbeitet schwerpunktmäßig Projekte, in deren
Mittelpunkt die Optimierung des Verbrennungsprozesses steht. Die Reduzierung der
Schadstoffemission bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades ist dabei eines der wichtigsten
Entwicklungsziele. Dafür werden sowohl innermotorische als auch nachmotorische Maßnahmen
untersucht.
Ausgewählte Forschungsprojekte
Im Rahmen dieses Projektes wurde ein modernes Abgasnachbehandlungssystem für
Nutzfahrzeugmotoren zur Erreichung der EUROV-Grenzwerte entwickelt. Ein wichtiges Projektziel
bestand in der Volumenminimierung des eingesetzten NO -Speicher-Katalysators durch
Anwendung neuer Speichermaterialien sowie durch zusätzliche innermotorische Erzeugung eines
Reduktionsmittels. Als Basisapplikation diente ein EUROIII-Motor.
Innerhalb der Projektlaufzeit von drei Jahren
wurden von den Projektpartnern (JM, AVL, DC,
sechs Universitäten) verschiedene Kataly-
satorformulierungen untersucht und optimiert,
kinetische Modelle für die ablaufenden che-
mischen Reaktionen erstellt sowie umfang-
reiche Prüfstandsuntersuchungen durchge-
führt.
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
zeichnete für die Prüfstandsuntersuchungen
verantwortlich. Hier erfolgte neben der Unter-
suchung der neuartigen NO -Speicherkataly-
satoren im Vergleich zu einem Referenz-Katalysator die Optimierung der fett-mager-Phasen sowie
die Identifizierung wichtiger Einflussgrößen auf die Funktion des Speicherkatalysators. Neben dem
DeNOx-System enthielt das Endsystem einen neuartigen Partikelfilter, welcher innerhalb des EU-
Projektes COMET entwickelt wurde.
X
X
EU-Projekt:AHEDAT - Advanced Heavy Duty Engine Aftertreatment Technology
2002 wurde das Brennstoffzellenprüffeld des Forschungsinstituts in Betrieb
genommen. Es beinhaltet einen Prüfstand zur Untersuchung von PEM-
Brennstoffzellen bis zu einer Leistung von 5 kW und einen Prüfstand zur
Untersuchung von SOFC-Brennstoffzellen bis zu einer Leistung von 1 kW.
Das Brennstoffzellenprüffeld wird sowohl für die Ausbildung der Studenten
als auch im Rahmen von Forschungsprojekten genutzt. Die Abbildung zeigt
einen gekapselten 30-Zellen-SOFC-Stack mit applizierter Messtechnik zur
Überwachung von Zellspannung und Temperatur.
Alternative Konzepte
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Seite 4
Heute stehen dem Institut vier stationäre und ein dynamischer
Motorenprüfstand für Entwicklungsaufgaben an Otto- und
Dieselmotoren im Leistungsbereich bis
470 kW und im Drehzahlbereich bis 9000 min
zur Verfügung.
Die Prüfstandsperipherie ist auf die
Durchführung von vollauto-
matischen und normgerechten
Prüfläufen ausgelegt.
-1
Alle Prüfstände sind mit Standardmesstechnik für die limitierten gasförmigen Schadstoffe sowie
falls erforderlich projektbezogen mit spezieller Messtechnik für Sekundäremission (NH , H S, N O
etc.) ausgestattet. Die Analyse der Partikelemission erfolgt je nach Bedarf gravimetrisch mittels
Verdünnungstunnel, mit einem Opacimeter oder einem Smokemeter. Darüber hinaus kann die
Partikelanzahl, ihre Größe und ihre Verteilung bestimmt werden. Die Analyse des Brennverlaufs
erfolgt mittels eines vom FiF selbst entwickelten ASAM-konformen Indiziersystems.
Im Analytiklabor des Forschungsinstitutes können Kraft- und Schmierstoffe sowie Partikelproben
hinsichtlich ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften analysiert werden. Mit der Methode
der Gaschromatografie/Massenspektrometrie sind auch Spurenelemente nachweisbar. Für spezielle
Aufgaben verfügt das Institut über Komponentenlabore und flexibel einsetzbare Messtechnik. Dazu
zählen:
der Einspritzpumpenprüfstand, ausgestattet mit Einspritzmengenindikator (EMI, EVI) und
Indiziermesstechnik
das Einspritzlabor, welches über eine Druckkammer (max. 16 bar, 300 °C) und ein optisches
Messsystem für die Untersuchung von Einspritzphänomenen verfügt
das Brennstoffzellenlabor für die Untersuchung von PEM-Brennstoffzellen bis etwa 5 kW und
SOFC-Brennstoffzellen bis ca. 1 kW
ein endoskopisches Messsystem mit entsprechender Hard- und Software zur Analyse von
Einspritz- und Verbrennungsprozessen im Motor.
3 2 2
�
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�
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut FahrzeugtechnikSeite 5
Die Mitarbeiter des Forschungsinstituts publi-
zieren gemeinsam und in Abstimmung mit den
Auftraggebern neue Forschungs- und Entwick-
lungsergebnisse in Form von Vorträgen und
Veröffentlichungen.
Der erfolgreiche Abschluss von fünf Disser-
tationen, die Anmeldung von 18 Patenten, die
Beteiligung mit mehr als 300 Fachvorträgen an
wissenschaftlichen Veranstaltungen und über
100 Veröffentlichungen in Fachzeitschriften
zeigen die Leistungsfähigkeit des Institutes.
Öffentlichkeitsarbeit
1995 als Ehrenkolloquium für den Gründer des
Forschungsinstituts Prof. G. Oppermann ins
Leben gerufen, hat sich das alle zwei Jahre
stattfindende Dresdner Motorenkolloquium
inzwischen einen festen Platz im Tagungs-
kalender erobert. Mit durchschnittlich etwa 200
Teilnehmern aus dem In- und Ausland wurden
stets aktuelle Fragestellungen der Diesel-
motorenentwicklung aufgegriffen.
Im Jahr 2007 fand das 7. Dresdner Motorenkolloquium zum Thema
“Multitalent Dieselmotor künftige Herausforderungen” statt.
Der Trend einer stetig wachsenden Teil-
nehmerzahl zeigt das große Interesse von
Wirtschaft und Forschung an aktuellen Themen
rund um den Verbrennungsmotor und seiner
Bedeutung als Antriebsquelle in den kom-
menden Jahren.
–
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Seite 6Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Diplomarbeiten und Promotionen
Seit 1992 wurden am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik mehr
als 200 Diplomarbeiten erfolgreich erarbeitet und verteidigt.
Eine Vielzahl der jungen Ingenieure fand im Anschluss an ihr
Studium den sofortigen Eintritt in das Berufsleben bei den
betreuenden Firmen.
Darüber hinaus entwickelte sich
eine enge Zusammenarbeit des
Forschungsinstituts mit der In-
dustrie, welche die hohe Quali-
fikation der angehenden Absol-
venten sehr schätzt.
Des Weiteren promovierten in diesem Zeitraum fünf Mitar-
beiter und Angehörige ausländischer Universitäten.
Am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik werden derzeit drei
Promotionsverfahren betreut.
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut FahrzeugtechnikSeite 5
Die Mitarbeiter des Forschungsinstituts publi-
zieren gemeinsam und in Abstimmung mit den
Auftraggebern neue Forschungs- und Entwick-
lungsergebnisse in Form von Vorträgen und
Veröffentlichungen.
Der erfolgreiche Abschluss von fünf Disser-
tationen, die Anmeldung von 18 Patenten, die
Beteiligung mit mehr als 300 Fachvorträgen an
wissenschaftlichen Veranstaltungen und über
100 Veröffentlichungen in Fachzeitschriften
zeigen die Leistungsfähigkeit des Institutes.
Öffentlichkeitsarbeit
1995 als Ehrenkolloquium für den Gründer des
Forschungsinstituts Prof. G. Oppermann ins
Leben gerufen, hat sich das alle zwei Jahre
stattfindende Dresdner Motorenkolloquium
inzwischen einen festen Platz im Tagungs-
kalender erobert. Mit durchschnittlich etwa 200
Teilnehmern aus dem In- und Ausland wurden
stets aktuelle Fragestellungen der Diesel-
motorenentwicklung aufgegriffen.
Im Jahr 2007 fand das 7. Dresdner Motorenkolloquium zum Thema
“Multitalent Dieselmotor künftige Herausforderungen” statt.
Der Trend einer stetig wachsenden Teil-
nehmerzahl zeigt das große Interesse von
Wirtschaft und Forschung an aktuellen Themen
rund um den Verbrennungsmotor und seiner
Bedeutung als Antriebsquelle in den kom-
menden Jahren.
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Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Seite 6Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Diplomarbeiten und Promotionen
Seit 1992 wurden am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik mehr
als 200 Diplomarbeiten erfolgreich erarbeitet und verteidigt.
Eine Vielzahl der jungen Ingenieure fand im Anschluss an ihr
Studium den sofortigen Eintritt in das Berufsleben bei den
betreuenden Firmen.
Darüber hinaus entwickelte sich
eine enge Zusammenarbeit des
Forschungsinstituts mit der In-
dustrie, welche die hohe Quali-
fikation der angehenden Absol-
venten sehr schätzt.
Des Weiteren promovierten in diesem Zeitraum fünf Mitar-
beiter und Angehörige ausländischer Universitäten.
Am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik werden derzeit drei
Promotionsverfahren betreut.
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut FahrzeugtechnikSeite 7
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bearbeitet schwerpunktmäßig Projekte, in deren
Mittelpunkt die Optimierung des Verbrennungsprozesses steht. Die Reduzierung der
Schadstoffemission bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades ist dabei eines der wichtigsten
Entwicklungsziele. Dafür werden sowohl innermotorische als auch nachmotorische Maßnahmen
untersucht.
Ausgewählte Forschungsprojekte
Im Rahmen dieses Projektes wurde ein modernes Abgasnachbehandlungssystem für
Nutzfahrzeugmotoren zur Erreichung der EUROV-Grenzwerte entwickelt. Ein wichtiges Projektziel
bestand in der Volumenminimierung des eingesetzten NO -Speicher-Katalysators durch
Anwendung neuer Speichermaterialien sowie durch zusätzliche innermotorische Erzeugung eines
Reduktionsmittels. Als Basisapplikation diente ein EUROIII-Motor.
Innerhalb der Projektlaufzeit von drei Jahren
wurden von den Projektpartnern (JM, AVL, DC,
sechs Universitäten) verschiedene Kataly-
satorformulierungen untersucht und optimiert,
kinetische Modelle für die ablaufenden che-
mischen Reaktionen erstellt sowie umfang-
reiche Prüfstandsuntersuchungen durchge-
führt.
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
zeichnete für die Prüfstandsuntersuchungen
verantwortlich. Hier erfolgte neben der Unter-
suchung der neuartigen NO -Speicherkataly-
satoren im Vergleich zu einem Referenz-Katalysator die Optimierung der fett-mager-Phasen sowie
die Identifizierung wichtiger Einflussgrößen auf die Funktion des Speicherkatalysators. Neben dem
DeNOx-System enthielt das Endsystem einen neuartigen Partikelfilter, welcher innerhalb des EU-
Projektes COMET entwickelt wurde.
X
X
EU-Projekt:AHEDAT - Advanced Heavy Duty Engine Aftertreatment Technology
2002 wurde das Brennstoffzellenprüffeld des Forschungsinstituts in Betrieb
genommen. Es beinhaltet einen Prüfstand zur Untersuchung von PEM-
Brennstoffzellen bis zu einer Leistung von 5 kW und einen Prüfstand zur
Untersuchung von SOFC-Brennstoffzellen bis zu einer Leistung von 1 kW.
Das Brennstoffzellenprüffeld wird sowohl für die Ausbildung der Studenten
als auch im Rahmen von Forschungsprojekten genutzt. Die Abbildung zeigt
einen gekapselten 30-Zellen-SOFC-Stack mit applizierter Messtechnik zur
Überwachung von Zellspannung und Temperatur.
Alternative Konzepte
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Seite 4
Heute stehen dem Institut vier stationäre und ein dynamischer
Motorenprüfstand für Entwicklungsaufgaben an Otto- und
Dieselmotoren im Leistungsbereich bis
470 kW und im Drehzahlbereich bis 9000 min
zur Verfügung.
Die Prüfstandsperipherie ist auf die
Durchführung von vollauto-
matischen und normgerechten
Prüfläufen ausgelegt.
-1
Alle Prüfstände sind mit Standardmesstechnik für die limitierten gasförmigen Schadstoffe sowie
falls erforderlich projektbezogen mit spezieller Messtechnik für Sekundäremission (NH , H S, N O
etc.) ausgestattet. Die Analyse der Partikelemission erfolgt je nach Bedarf gravimetrisch mittels
Verdünnungstunnel, mit einem Opacimeter oder einem Smokemeter. Darüber hinaus kann die
Partikelanzahl, ihre Größe und ihre Verteilung bestimmt werden. Die Analyse des Brennverlaufs
erfolgt mittels eines vom FiF selbst entwickelten ASAM-konformen Indiziersystems.
Im Analytiklabor des Forschungsinstitutes können Kraft- und Schmierstoffe sowie Partikelproben
hinsichtlich ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften analysiert werden. Mit der Methode
der Gaschromatografie/Massenspektrometrie sind auch Spurenelemente nachweisbar. Für spezielle
Aufgaben verfügt das Institut über Komponentenlabore und flexibel einsetzbare Messtechnik. Dazu
zählen:
der Einspritzpumpenprüfstand, ausgestattet mit Einspritzmengenindikator (EMI, EVI) und
Indiziermesstechnik
das Einspritzlabor, welches über eine Druckkammer (max. 16 bar, 300 °C) und ein optisches
Messsystem für die Untersuchung von Einspritzphänomenen verfügt
das Brennstoffzellenlabor für die Untersuchung von PEM-Brennstoffzellen bis etwa 5 kW und
SOFC-Brennstoffzellen bis ca. 1 kW
ein endoskopisches Messsystem mit entsprechender Hard- und Software zur Analyse von
Einspritz- und Verbrennungsprozessen im Motor.
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Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Technische Ausrüstung
Seite 3 Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Die aktuell am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bearbeiteten Forschungsschwerpunkte sind in
der folgenden Grafik dargestellt.
Eine wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche
Entwicklungsarbeit ist die Ausrüstung mit modernster
Mess- und Prüftechnik sowie einer leistungsfähigen
Hard- und Software.
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik war daher stets
bestrebt, seine technische Basis zu erweitern und kann
heute auf eine Vielzahl universell einsetzbarer und sich
ergänzender Prüf- und Messtechnik verweisen.
Im Verbund mit einer modernen Rechentechnik
ermöglicht dies, schnell und flexibel auf spezifische
Kundenanforderungen zu reagieren.
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Seite 8
Direkteinspritzende Dieselmotoren stellen zurzeit die effizienteste Energiequelle für Nutzfahrzeuge
dar. Problematisch sind jedoch die hohen Stickoxid- (NO ) und Partikelemissionen, die bei der diesel-
typischen Diffusionsverbrennung gebildet werden. In den letzten Jahren wurden immer strengere
Emissionsgrenzwerte erlassen, die nur unter Einsatz von Abgasnachbehandlungssystemen
eingehalten werden können. Ein anderer Ansatz, diese Anforderungen zu erfüllen, ist die
innermotorische Schadstoffreduktion. Hierzu kommen alternative Brennverfahren mit homogener
Gemischbildung (HCCI) zur Anwendung. Mit diesem Brennverfahren konnten bereits sehr niedrige
NO - und Rußemissionen in der Teillast nachgewiesen
werden.
In einem von der FVV geförderten Forschungsprojekt
wurden an einem mit Oberflächen-Thermoelementen
bestückten Nfz-Aggregat Untersuchungen zum
Wandwärmeübergang durchgeführt. Der instrumen-
tierte Kolben ist in der nebenstehenden Abbildung zu
sehen.
X
X
FVV-Projekt: Homogene Dieselverbrennung – TP3 Wärmeübergänge
Die Verpflichtung der europäischen Automobilindustrie, die durchschnittliche CO -Emission bis zum
Jahr 2008 um 25 % gegenüber 1995 zu senken, stellt eine große Herausforderung an die weitere
Entwicklung der Verbrennungsmotoren dar. In der jüngsten Vergangenheit konnten beim
Dieselmotor durch moderne Einspritzverfahren erhebliche Fortschritte beim Wirkungsgrad und den
Emissionen erzielt werden. In gleicher Weise wird davon ausgegangen, dass die Benzindirekt-
einspritzung beim Ottomotor ein ähnliches Entwicklungspotenzial eröffnet.
Eine wesentliche Voraussetzung, die gesteckten Ziele zu erreichen, dürfte in der Entwicklung
geeigneter Einspritztechnologien für das strahlgeführte Gemischbildungsverfahren liegen, die eine
gezielte Beeinflussung der bestimmenden Parameter Strahlkegelwinkel, Tropfengrößenverteilung
und Eindringtiefe erlauben. Einspritzdüsen mit variablem Drall bieten umfangreiche Möglichkeiten,
die geforderte Einspritzcharak-
teristik zu realisieren. Aller-
dings erstreckte sich bisher das
Einsatzgebiet dieser Düsenart
im Wesentlichen auf konti-
nuierlich arbeitende Brenner-
systeme. In diesem Förder-
projekt erfolgte die Entwick-
lung eines Prototypen einer
diskontinuierlich arbeitenden
Einspritzdüse mit variablem
Drall für den Einsatz im Ver-
brennungsmotor.
2
AiF-Projekt: Variable Dralldüse für den Einsatz im Ottomotormit Direkteinspritzung
Düsennadel
InjektorEinspritzdüse
DüseneinsätzeDrallkammer
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut FahrzeugtechnikSeite 9
Testobjekt DPF
Motor Liebherr D 924 TI-E A2
In den letzten Jahren hat der Forschungsschwerpunkt Abgasnachbehandlung für Dieselmotoren
ständig an Bedeutung gewonnen. Bereits seit 1991 wird kontinuierlich an der Entwicklung von
Partikelfilterkonzepten für den On- und Off-Road-Bereich gearbeitet. Aktuell lassen sich etwa 70 %
der am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bearbeiteten Projekte diesem Schwerpunkt zuordnen.
Hauptauftraggeber sind hier neben der öffentlichen Hand die Firmen VW, DaimlerChrysler, Liebherr,
Umicore, Rhodia Electronics & Catalysis, HJS, Purem, Emitec, Inco, Greentop etc.
War 1991 die Nachrüstung von Linienbussen mit einem Partikelfiltersystem und dessen Bewertung
der Einstieg in die Abgasnachbehandlung am FiF, so wurden diese Aufgabengebiete in den
Folgejahren um die Konzeption von Partikelfiltersystemen, die Erprobung und Bewertung neuer
Filterwerkstoffe und die Entwicklung zuverlässiger Regenerationsstrategien erweitert.
Ein weiterer wichtiger Schwerpunkt ist
die Untersuchung von Dieseloxi-
dations- und DeNOx-Katalysatoren ein-
schließlich der Entwicklung von Steuer-
und Regelstrategien bis hin zum Entwurf
hochkomplexer Kombisysteme.
Aktuelle Projekte befassen sich darüber
hinaus mit der Erprobung von Sensoren
für die Überwachung der Abgasnach-
behandlungssysteme wie zum Beispiel
Partikel-, NO - oder NH -Sensoren. Das
nebenstehende Foto zeigt die Erpro-
bung eines Partikelfilters am Motoren-
prüfstand.
X 3
Entwicklung und Erprobung von Abgasnachbehandlungssystemen
Die Untersuchung und Bewertung von alternativen Kraftstoffen, dazu gehören synthetische und
biogene Kraftstoffe, soll zukünftig am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik einen stärkeren
Stellenwert einnehmen. In der Vergangenheit wurden bereits Projekte zu Auswirkungen biogener
Kraftstoffe auf die Schadstoffemission von Dieselmotoren bearbeitet. Dabei ist sowohl der Einfluss
auf das Emissionsverhalten der limitierten Komponenten Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe,
Stickoxide und Partikel als auch der Einfluss auf weitere Abgasparameter, u.a. die Emissionen von
Elementarkohlenstoff und Aldehyden sowie die Partikelanzahlkonzentration, ermittelt worden.
In der Zukunft sollen neue Brennverfahren unter Berücksichtigung der neuen Kraftstoffe und
Kraftstoffmischungen entwickelt werden. Hierbei sollen sowohl Qualitätsanforderungen an neue
Kraftstoffe als auch deren Potenzial zur Emissionsminderung untersucht werden.definiert
Neue Kraftstoffe
Profil
Seite 2Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Organisatorisch gehört das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik nach §109 des Sächsischen
Hochschulgesetzes zum Fachbereich Maschinenbau/Verfahrenstechnik. Die Mitarbeiter des
Instituts geben Unterstützung bei der Durchführung von Vorlesungen, Übungen, Praktika und
Seminaren im Lehrgebiet Kraftfahrzeugtechnik-Antriebstechnik. Studenten haben die Möglichkeit,
im Rahmen dieser Arbeitsgebiete praxisnahe Beleg- und Diplomthemen zu bearbeiten. Durch die
enge Verbindung von Forschung und Lehre leistet das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik einen
wichtigen Beitrag zur hohen Ausbildungsqualität der Studenten des Fachbereiches
Maschinenbau/Verfahrenstechnik, insbesondere des Studienganges Fahrzeugtechnik. Die Durch-
führung von Praktika an moderner Technik und die aktive Mitarbeit von Studenten, Praktikanten und
Diplomanden gewährleisten eine optimale Vorbereitung der Absolventen auf den späteren Einsatz
in der Industrie. Umgekehrt nutzt das Institut die Infrastruktur der Hochschule. So wurden seit
Bestehen des Forschungsinstituts mehr als 200 Diplomarbeiten erfolgreich verteidigt. Darüber
hinaus erfolgt im Praxissemester die Betreuung von jeweils 10 bis 15 Studenten und es werden pro
Semester zwei bis drei Praktikumsversuche für die etwa 80 Studenten der Fahrzeugtechnik
durchgeführt.
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik bietet seinen Auftraggebern umfassende Unterstützung
bei Problemlösungen in den Bereichen Verbrennungsmotoren, Abgasnachbehandlung,
computergestützte Berechnung und Simulation sowie bei der Untersuchung von alternativen
Konzepten. Am Institut werden sowohl öffentlich geförderte Forschungsthemen als auch direkte
Aufträge der Industrie .
Seit Bestehen des Forschungsinstituts Fahrzeugtechnik wurden die Drittmitteleinnahmen kontinu-
ierlich gesteigert und das Institut hat
sich einen festen Platz in der
Forschungslandschaft der Bundes-
republik Deutschland erobert. Dies
belegen auch die Vielzahl der
öffentlich geförderten Projekte, die
zusammen mit Partnern aus der
Industrie und anderen Forschungs-
einrichtungen bearbeitet wurden. So
konnten in den letzten 15 Jahren
insgesamt zwei EU-, sechs BMBF-
und acht durch den Freistaat Sachsen
geförderte Projekte realisiert wer-
den. Hinzu kommen drei im Rahmen
der Fachhochschulförderung bewilligte Projekte, sowie vier Projekte durch die Deutsche Bundes-
stiftung Umwelt (DBU) und vier Projekte durch die Forschungsvereinigung Verbrennungs-
motoren e.V. (FVV). Daneben sind zahlreiche direkte Industrieprojekte mit einem Gesamtvolumen
von ca. acht Millionen Euro realisiert worden.
bearbeitet
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)
University of Applied Sciences
1992
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik wird von
im Zuge der Hochschulreform als überwiegend
drittmittelfinanziertes Institut der Hochschule für
Technik und Wirtschaft Dresden (FH) gegründet.
Hervorgegangen aus dem Institut für Kraft-
fahrzeugtechnik und Verbrennungsmotoren der
ehemaligen Hochschule für Verkehrswesen
"Friedrich List" Dresden und dem Technikum für
Diagnostik und Zuverlässigkeit entwickelt sich das
noch junge Institut in den Folgejahren zu einem
anerkannten und kompetenten Partner der Automobil-
und Zulieferindustrie.
Prof. Dr.-Ing. habil. G. Oppermann
2006
Prof. Dr.-Ing. G. Zikoridse
übernimmt die Leitung des Instituts. Er ist bereits seit
1994 am Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik beschäftigt
und etabliert in dieser Zeit den zunehmend wichtigeren
Forschungsschwerpunkt Abgasnachbehandlung am
Institut. Als Ergebnis dieser Aktivitäten wird im
Jahr 2000 der Förderkreis Abgasnachbe-
handlungstechnologien für Dieselmotoren (FAD)
gegründet, zu dessen Geschäftsführer
Prof. Zikoridse bestellt wird. Seit September
2006 leitet er beide Institutionen.
1995
Prof. Dr.-Ing. habil. E. Bach
Prof. Oppermann übergibt die Leitung des Forschungsinstituts an
seinen langjährigen Mitarbeiter und Stellvertreter
.
Er forciert den weiteren Ausbau der mess- und
prüfstandstechnischen Basis des Instituts. 1996
bezieht das FiF im neuen Laborgebäude der
HTW drei Prüfstände, 1998 wird das
Containerprüffeld fertiggestellt. Durch
diese Maßnahmen konnten die sich
zuvor an verschiedenen Standorten
befindenden Prüfstände auf dem
Campus der HTW zusammengefasst
werden.
Geschichte
Seite 1 Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Sonderdruck 15 Jahre Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik Seite 10
Das Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik konnte sich in den 15 Jahren des Bestehens der HTW
Dresden (FH) unter den durch das Sächsische Hochschulrahmengesetz geschaffenen Bedingungen
für die angewandte Forschung an Fachhochschulen zu einer eigenständigen wissenschaftlichen
Einrichtung entwickeln. Mehr als 20 wissenschaftliche und technische Mitarbeiter werden über
Einnahmen aus Drittmitteln finanziert.
Um im Wettbewerb mit anderen Hochschulen, Universitäten und privaten Forschungs-
einrichtungen erfolgreich bestehen zu können, ist eine ständige Weiterentwicklung der
Arbeitsinhalte, der technischen Ausstattung sowie die Strukturanpassung an das Sächsische
Hochschulrahmengesetz erforderlich.
Die Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte des Instituts werden in den kommenden Jahren
auf die weitere Erhöhung des Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren durch Verbesserung der
Einspritzung, der Gemischbildung und Entwicklung neuer Brennverfahren, auf die Erfüllung
zukünftiger Abgasgrenzwerte mithilfe der Abgasnachbehandlung und alternativer Konzepte sowie
auf neue Kraftstoffe ausgerichtet sein.
Resümee / Ausblick
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
Wir danken allen Projektpartnernfür die Unterstützung in den letzten
15 Jahrenund hoffen auf eine weiterhin gute
Zusammenarbeit.
Die Mitarbeiter desForschungsinstituts Fahrzeugtechnik
Wir danken allen Projektpartnernfür die Unterstützung in den letzten
15 Jahrenund hoffen auf eine weiterhin gute
Zusammenarbeit.
Die Mitarbeiter desForschungsinstituts Fahrzeugtechnik
Kontakt
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)Forschungsinstitut FahrzeugtechnikProf. Dr.-Ing. Gennadi Zikoridse
Friedrich-List-Platz 101069 Dresden
+49 (351) 462 - 3344
+49 (351) 462 - 3476
E-Mail [email protected] www.fif.mw.htw-dresden.de
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Sonderdruck15 Jahre
Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik
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